Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->

Основы построения узкополосных цифровых сетей с интеграцией служб. Учебное пособие

Основы построения узкополосных цифровых сетей с интеграцией служб

1. Общая концепция построения цифровых сетей с интеграцией служб

1.1. Предпосылки создания ЦСИС

1.2. Концепция построения ЦСИС

1.3. Общая характеристика современных реализаций концепции ЦСИС

2. Архитектура узкополосных цифровых сетей с интеграцией служб

2.1. Принципы построения узкополосных ЦСИС

2.2. Топологическая структура узкополосных ЦСИС

2.3. Характеристика каналов, применяемых в узкополосных ЦСИС

2.4. Характеристика типовых схем организации абонентского доступа и основных функциональных узлов узкополосных ЦСИС

3. Особенности реализации типовых схем абонентского доступа к узкополосной цифровой сети с интеграцией служб

3.1. Общая характеристика интерфейсов основного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС

3.2. Реализация физического интерфейса пользователь-сеть основного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС

3.3. Организация передачи цифровой информации по двухпроводным абонентским линиям в узкополосной ЦСИС

3.4. Особенности реализации интерфейсов первичного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС

4. Обеспечение функционирования узкополосных ЦСИС

4.1. Общая характеристика основных систем, обеспечивающих функционирование узкополосных ЦСИС

4.2. Принципы построения специализированной системы цифровой абонентской сигнализации узкополосной ЦСИС

4.3. Функционирование системы абонентской сигнализации в ходе обслуживания пользователей узкополосной ЦСИС

4.4. Адресация и маршрутизация в узкополосной ЦСИС

5. Построение и функционирование типовых устройств абонентского окончания узкополосной ЦСИС

5.1. Принципы построения и функционирования оконечных устройств узкополосной ЦСИС

5.2. Особенности построения и функционирования основных типов терминальных адаптеров узкополосной ЦСИС

5.3. Особенности построения и функционирования сетевого окончания узкополосной ЦСИС

5.4. Особенности построения и функционирования линейного окончания АТС узкополосной ЦСИС

Список сокращений

АЛ

абонентская линия

АМТС

автоматическая междугородная телефонная станция

АТА

аналоговый телефонный аппарат

АТС

автоматическая телефонная станция

АЦП

аналогово-цифровой преобразователь

ВРК

временное разделение каналов

ДВО

дополнительные виды обслуживания

ДС

дифференциальная система

ЗУ

запоминающее устройство

ИКМ

импульсно-кодовая модуляция

ИЦСС

интегрированная цифровая сеть связи

КС

коммутационные системы

МСЭ

Международный союз электросвязи

ООД

оконечное оборудование данных

ОЦК

основной цифровой канал

ПЦИ

плезиохронная цифровая иерархия

ПЭВМ

персональная электронно-вычислительная машина

СЛ

соединительная линия

СПД

сеть передачи данных

СС7

система сигнализации № 7

СТфОП

телефонная сеть общего пользования

СЦИ

синхронная цифровая иерархия

УАТС

учрежденческая автоматическая телефонная станция

У-ЦСИС

узкополосная сеть с интеграцией служб

ЦСИС

цифровая сеть с интеграцией служб

ЦСП

цифровая система передачи

ЦТА

цифровой телефонный аппарат

Ш-ЦСИС

широкополосная сеть с интеграцией служб

ЭМВОС

эталонная модель взаимодействия открытых систем

Введение

Концепцией  развития  Взаимоувязанной сети связи России в качестве основного направления совершенствования телекоммуникаций в Российской Федерации (РФ) предусмотрен переход к цифровым методам передачи и коммутации. Недостаточное уровень технологической оснащенности сетей электросвязи РФ приводит к низкому качеству услуг связи, предоставляемых пользователям, в том числе должностным лицам федеральных и муниципальных органов государственной власти. Поэтому в последнее время активно обсуждаются перспективы внедрения разнообразных телекоммуникационных технологий и протоколов передачи данных, в том числе в сети связи ограниченного пользования.

В сложившихся условиях, при развитии существующих и создании на территории России современных телекоммуникационных систем органов государственной власти РФ, необходимо комплексное изучение и решение целого ряда взаимоувязанных вопросов:

  • формирование разветвленной, высокопроизводительной и надежной транспортной телекоммуникационной среды;
  • внедрение современной цифровой коммутационной техники;
  • использование современного оконечного оборудования;
  • обеспечение  контроля и эффективного управления ресурсами систем связи.

При этом важным фактором в успешной реализации телекоммуникационных программ является использование накопленного мирового опыта и его оптимальное применение в условиях России.

С середины 80-х гг. во многих странах начали активно развиваться цифровые сети с интеграцией служб (Integrated Services Digital Network, ISDN), сначала узкополосные (Narrowband ISDN, N-ISDN), а далее и широкополосные (Broadband ISDN, B-ISDN). К настоящему времени технология ISDN превратилась в одну из самых перспективных телекоммуникационных технологий, используемой сегодня в системах связи самых развитых стран мира.

В большинстве западноевропейских стран и США технология ISDN является стратегической и входит в перечень технологий ограниченного распространения [1]. Этим объясняется тот факт, что ISDN в России появились с десятилетней задержкой. При этом следует заметить, что собственно технологию ISDN зарубежные разработчики и производители оборудования до сих пор полностью не раскрывают для российских специалистов. Значительная часть информации о ISDN получена вместе с поставленными в нашу страну автоматическими междугородными телефонными станциями (АМТС) с функциями ISDN, активно используемыми в настоящее время в системах связи органов государственной власти РФ.

Имеющийся опыт применения указанных АМТС свидетельствует о высокой потребительской ценности технологии ISDN. Данные обстоятельства обусловливают целесообразность дальнейшего развития отечественных цифровых сетей с интеграцией служб. Это нашло свое  отражение  в  руководящих  документах  Правительства  РФ,  где  прямо  поставлена  задача  реализации  концепции  ISDN  в  интересах совершенствования системы связи органов государственной власти РФ [2].

Здесь следует отметить, что к настоящему времени в РФ до конца не сформирован терминологический базис данной технологии. В отечественной научно-технической литературе перевод термина ISDN приводится в различных вариациях:  цифровая  сеть с интеграцией услуг (ЦСИУ), цифровая сеть интегрального обслуживания (ЦСИО) или цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС).  В дальнейшем в качестве аналога ISDN будет использоваться термин цифровая сеть с интеграцией  служб  (ЦСИС).  Соответственно будут обозначаться узкополосные (N-ISDN) сети с интеграцией служб (У-ЦСИС) и широкополосные (B-ISDN) сети с интеграцией служб (Ш-ЦСИС).



1. Общая концепция построения цифровых сетей с интеграцией служб

Необходимость перевода телефонных сетей общего пользования на цифровые методы передачи, при которой оконечные абонентские устройства передают данные непосредственно в цифровой форме, обосновывалась давно. Однако объективные предпосылки для построения цифровых сетей связи возникли только к концу 70-х годов прошлого столетия, когда были разработаны и реализованы на практике мощные цифровые системы распределения информации.



1.1. Предпосылки создания ЦСИС

Архитектура и протоколы современных телекоммуникационных сетей формировались в результате взаимообусловленного развития двух исходно-независимых сетей – сетей связи и вычислительных сетей. Логика развития систем связи потребовала применения дискретных (цифровых) систем передачи и вычислительных средств для решения задач маршрутизации, коммутации, управления. Построение распределенных компьютерных сетей, прогресс в области вычислительной техники и информационных приложений способствовали все большему применению технологий связи для передачи данных между вычислительными устройствами.

Внедрение цифровых методов доставки, обработки и хранения информации в системы и комплексы связи составляют сущность процесса цифровизации сетей связи. В начальный период применения систем передачи дискретной информации предполагалось, что абоненты будут передавать только телефонные сообщения. В этой связи первые интегрированные сети, названные IDN (Integrated Digital Network), передавали только один вид информации – речь. Термин "интегрированная сеть", введенный в 1959 году, в этот период подразумевал только интеграцию цифровых методов коммутации в сети и цифровых методов передачи речевой информации [3].

В конце семидесятых годов стало ясно, что сеть связи должна предоставлять своим абонентам не только возможность речевого обмена, но и обеспечивать передачу данных. К этому времени в США уже широко применялись цифровые каналы Т1 для передачи данных в цифровой форме между АТС. Кроме того, в 1976 году компанией Western Electric был выпущен первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов 4ESS [4].

Созданию сетей с интеграцией служб способствовало появление и развитие различных типов специализированных сетей (передачи данных, компьютерных, информационно-вычислительных). При этом был налажен выпуск широкой номенклатуры соответствующего оконечного оборудования различных видов связи (цифровые телефонные аппараты, ПЭВМ, факсы, модемы и др.), построенного на одной и той же элементной базе и часто на одних и тех же принципах функционирования узлов и блоков.

Естественно, возникла необходимость создания некой единой технологии связи, обеспечивающей интеграцию всех видов передаваемой информации.

К этому времени в достаточной степени была разработана методология внедрения цифровых методов передачи и коммутации в телекоммуникационные системы. Были обоснованы и сформулированы методы цифровизации сетей связи общего пользования, такие как метод наложения, метод замещения и метод "цифровых островов". Метод наложения подразумевает размещение и эксплуатацию элементов цифровой сети связи совместно с аналоговыми с последующим "отмиранием" последних. Метод замещения состоит в замене аналогового коммутационного и линейного оборудования на цифровое. Третий метод является промежуточным между первыми двумя. Он предполагает фрагментарное внедрение цифровых средств связи (взамен аналоговых или вместе с ними) в зависимости от потребностей соответствующих информационных систем [4].

В странах с развитыми телекоммуникациями цифровизация осуществлялась либо методом наложения, либо методом цифровых "островов". Это обусловлено тем, что в распоряжении операторов связи имелась достаточно разветвленная линейно-кабельная инфраструктура, особое место в которой занимали двухпроводные абонентские линии [5]. Необходимость дальнейшего использования существующих абонентских линий как наиболее массовых (и, как следствие, наиболее дорогих) элементов сети связи во многом предопределила принципы построения систем абонентского доступа цифровых сетей связи (рис. 1.1).

 

Таким образом, развитие электросвязи и вычислительной техники привело к необходимости интеграции в рамках единой технологии всех видов передаваемой информации с предоставлением пользователю широкого круга услуг (видов сервиса) связи и возможностью их изменения без существенной модификации топологии и оборудования сети. С такой целью и создавалась технология ЦСИС.



1.2. Концепция построения ЦСИС

Общая структура ЦСИС и ее интерфейсы были определены сначала МККТТ и далее МСЭ в рекомендациях серии I (I.100, I.200, I.300, I.400, I.500, I.600, I.700) [6]. В этих документах установлена общая терминология ЦСИС, регламентированы правила предоставления отдельных видов услуг связи абонентам, подходы к реализации интерфейсов пользователь-сеть и межсетевых интерфейсов, а также порядок организации обслуживания и эксплуатации сети.

Концепция построения ЦСИС [5], разработанная к 1984 году, предусматривала следующие виды служб связи (рис. 1.2):

  • некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);
  • коммутируемая телефонная сеть общего пользования;
  • сеть передачи данных с коммутацией каналов;
  • сеть передачи данных с коммутацией пакетов;
  • сеть передачи данных с трансляцией кадров (Frame relay);
  • средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы предложенной концепции ЦСИС потенциально обеспечивали широкий спектр услуг связи.

Кроме того, большое внимание было уделено совершенствованию средств контроля, мониторинга и управления сети. В ходе проведенных исследований было доказано, что управляемость такой интегрированной сети может быть обеспечена только на основе применения интеллектуальных средств абонентского доступа, коммутаторов, транзитных и оконечных узлов сети. При этом под интеллектуальностью функциональных блоков ЦСИС подразумевалась их способность поддерживать широкий стек протоколов, в том числе протоколов существующих сетей связи.

 

Разработчиками ЦСИС было предложено ввести специальное оборудование для организации стека протоколов пользователь-сеть. Новый функциональный блок архитектуры ЦСИС получил название "сетевое окончание" и используется в современных сетях доступа для обеспечения пользователю возможности получать широкий спектр услуг связи (а, следовательно, применять разнотипное оконечное оборудование) вне зависимости от типа используемой абонентской линии или запрошенной в сети службы связи.

Концепция ЦСИС реализуется в развитых странах с 1981 года [3, 6]. Как правило, этот процесс организуется в два этапа (рис. 1.3). На первом этапе каждый абонент ЦСИС через автоматическую телефонную станцию (АТС) может иметь доступ к сети коммутации цифровых каналов (узкополосной ЦСИС), сети пакетной коммутации, а также выделенным ведомственным сетям. В узкополосной ЦСИС не закладывается возможность предоставления таких услуг, как высокоскоростная передача данных, качественная передача подвижных изображений и т.д. Эти услуги предполагается реализовать на втором этапе построения ЦСИС – широкополосной ЦСИС.

 

На первом этапе построения ЦСИС фактически затрагивается лишь оконечное оборудование и коммутационные станции, а сетевое транспортное оборудование остается неинтегрированным. Для передачи и распределения информации используются существующие сети коммутации каналов и частично сети коммутации пакетов. В связи с этим управление в У-ЦСИС организуется на основе протоколов этих сетей связи. Однако уже на этом этапе реализуются новые подходы к построению сети сигнализации, организуемой от абонента до абонента ("из конца в конец").

На втором этапе построения ЦСИС предполагается полная интеграция всех сетевых ресурсов, при этом созданная на первом этапе У-ЦСИС становится подсетью Ш-ЦСИС (рис. 1.3). Изложенная концепция позволяет рассматривать Ш-ЦСИС как сеть связи, в которой наряду с системной интеграцией (оборудования сетей связи) осуществляется информационная интеграция (видов услуг (сервиса) электросвязи).



1.3. Общая характеристика современных реализаций концепции ЦСИС

К настоящему времени в научно-технической литературе можно встретить следующие определения ЦСИС, позволяющие с разных точек зрения характеризовать данную технологию связи. В документах МСЭ под ЦСИС понимается такая сеть связи, в которой одни и те же устройства цифровой коммутации и цифровые тракты передачи используются для установления соединений более чем одного вида связи [6]. Также ЦСИС определяется как совокупность архитектурно-технологических методов и аппаратно-программных средств доставки информации территориально удаленным пользователям, позволяющая на единой цифровой основе предоставлять различные виды услуг связи [3].

Реализованные к настоящему времени проекты ЦСИС в Великобритании, Японии, Германии, США и Франции представляют собой сети, которые наряду с обеспечением телефонной связи позволяют передавать, накапливать и распределять данные, тексты, изображения, а также обеспечивать пользователей разнообразным информационно-компьютерным обслуживанием.

Так, по данным [7], эти ЦСИС уже сегодня предоставляют пользователям следующие виды обслуживания:

1. Телеграфное.

2. Телексное.

3. Высокоскоростная передача данных.

4. Цифровая телефонная связь.

5. Связь на основе коммутации каналов.

6. Связь на основе пакетной коммутации.

7. Связь на основе коммутации сообщений.

8. Передача телеметрической информации.

9. Передача текстовых сообщений.

10. Передача факсимиле (текстовых, цветных, речевых).

11. Электронная почта.

12. Передача телегазет.

13. Видеотекст.

14. Телефонная конференция.

15. Видеоконференция.

16. Видеотелефония.

17. Передача стерео и квадрофонических программ.

18. Телевидение (в том числе высокой четкости).

19. Связь с подвижными объектами (телеграфная, телефонная, видеотелефонная, факсимильная, передача данных).

20. Поиск информации на основе интерактивного обмена.

В этот список не включены услуги, реализуемые в рамках ЦСИС цифровыми АТС, так называемые дополнительные виды обслуживания (ДВО), такие как, например, сокращенный набор номера, циркулярный вызов, будильник, переадресация абонента, разграничение доступа, автосекретарь, контроль входящего вызова и многое другое.

Пользователи и операторы связи выделяют следующие достоинства, характерные для современных реализаций концепции ЦСИС [3]:

  • более высокая производительность и экономическая эффективность по сравнению с существующими сетями;
  • обеспечение абоненту значительно более широкого спектра услуг связи, обслуживание многофункциональных абонентских установок одной абонентской линией (АЛ), наличие для всего спектра услуг и оконечных средств одного сетевого абонентского номера;
  • высокая скорость передачи информации;
  • мощная пакетная система сигнализации, обеспечивающая эффективное использование оборудования связи;
  • совместимость ЦСИС с существующими сетями и адаптируемость терминалов.

Указанные достоинства определяют высокие потребительские качества ЦСИС, что способствует их повсеместному внедрению в отечественные телекоммуникационные системы.

Внедрение технологии ЦСИС в российские системы связи началось в 90-х годах. К настоящему времени организовано несколько крупных "цифровых островов" ЦСИС в Москве, Санкт-Петербурге, Нижегородской области, Хабаровском крае и других регионах РФ.

Опыт внедрения технологии ЦСИС показывает, что специфика эволюции отечественных сетей электросвязи обусловила необходимость проведения в РФ дополнительного (адаптационного) этапа реализации концепции ЦСИС (рис. 1.4). Сущность этого этапа заключается в переходе (хотя бы на уровне региональных сетей связи) к цифровым методам передачи и коммутации [7].

Рис. 1.4. Особенности реализации концепции ЦСИС в системах связи РФ

Подготовительный этап завершается построением интегральной цифровой сети связи (ИЦСС) даже при сохранении аналоговых абонентских линий и аналоговых телефонов (АТА). В ходе этого этапа должны быть решены следующие задачи [8]:

1. Замена устаревшего аналогового оконечного и коммутационного оборудования на цифровое (при этом предполагается широкое использование в абонентском окончании аналогово-цифровых преобразователей (АЦП)).

2. Уточнение номенклатуры и стандартизация видов предоставляемых услуг (сервисов) связи.

3. Стандартизация и унификация национальных принципов организации доступа к ЦСИС с учетом характеристик существующих абонентских систем, оконечных устройств, в том числе современного и перспективного оконечного оборудования данных (ООД).

4. Организация взаимодействия системы управления ЦСИС с системами управления существующих телекоммуникационных систем РФ.

5. Обоснование основных направлений развития российских ЦСИС, расширения обслуживаемых территорий ("цифровых островов") и т. п.

В связи с вышеизложенным, в отечественных источниках ЦСИС определяется как эволюционное развитие интегрированной цифровой сети связи (ИЦСС), которое предусматривает использование цифрового тракта связи из конца в конец (т. е. между пользователями) для поддержки широкого спектра видов сервиса с применением ограниченного числа многоцелевых стандартных интерфейсов пользователь-сеть и ограниченного числа типов соединений [9].



2. Архитектура узкополосных цифровых сетей с интеграцией служб

В основе У-ЦСИС заложена идея стандартной и четко определенной структуры процесса обмена информацией и процедур взаимодействия пользователей независимо от их типа, удаленности и запрашиваемого сервиса связи.



2.1. Принципы построения узкополосных ЦСИС

В проблеме интеграции существующих сетей связи на основе технологии У-ЦСИС, как правило, выделяются три следующих аспекта, не зависящих от национальных особенностей реализации рассматриваемой концепции [3, 5, 7].

1. Информационный аспект, заключающийся в представлении различных видов информационного обмена в унифицированной цифровой форме и обеспечении одной сетью нескольких видов (или служб) электросвязи (рис. 2.1).

 

2. Технический аспект, состоящий в объединении в одном интегральном устройстве (комплексе) функций обработки, распределения, передачи, а иногда и защиты информации.

3. Организационный аспект, заключающийся в стандартизации и унификации методов доступа к ресурсам сети, а также едином управлении сетью от абонента до абонента в условиях передачи различных видов информации.

Применение в У-ЦСИС разнообразных методов обработки информации, а также учет того обстоятельства, что сама информация (в отношении природы ее возникновения, свойств и объема) является разнородной, требуют при создании такой сети системного подхода, который, с одной стороны, обеспечивал бы возможность предоставления пользователям различных современных средств связи и информационного обеспечения, а с другой, допускал бы ее гибкое развитие в будущем и возможность экономичной адаптации к возникающим новым требованиям к видам обслуживания и новой технике.

Дальнейшая детализация информационного, технического и организационного аспектов проблемы интеграции, с точки зрения системного подхода, позволила разработчикам сформулировать принципы построения У-ЦСИС, основными из которых являются [10]:

  • использование оптимальной (квазиоптимальной) транспортной сети связи (например, ИЦСС), которая за счет наличия избыточных ресурсов могла бы адаптироваться к конкретным условиям функционирования;
  • предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого он может запрашивать у сети разнообразные услуги;
  • использование основного цифрового канала (ОЦК) 64 кбит/с, характерного для ИЦСС, в качестве базового канала;
  • обеспечение возможности использования цифровых каналов на более высоких и низких скоростях передачи;
  • организация максимально возможного числа цифровых АЛ для обеспечения эффективного доступа к ресурсам цифровой сети;
  • использование имеющихся двухпроводных АЛ для обеспечения доступа пользователя к ресурсам сети, что позволит максимально задействовать уже существующую абонентскую инфраструктуру;
  • внедрение синхронной цифровой коммутации каналов, характерной для ИЦСС, в качестве основного режима коммутации;
  • обеспечение возможности использования многоскоростной коммутации каналов и режима коммутации пакетов;
  • объединение на базе одной АЛ всех основных типов оконечного оборудования, позволяющего пользователю иметь доступ к широкой номенклатуре услуг (служб) связи;
  • использование адаптивной системы управления для обеспечения необходимой гибкости функционирования сети;
  • организация специализированной сети цифровой сигнализации, обеспечивающей передачу сигнальной информации между абонентскими терминалами ("из конца в конец") и использующей для этого процесса унифицированные цифровые каналы;
  • обеспечение функционального взаимодействия (рис. 2.1) с существующими специализированными сетями связи, например аналоговой телефонной сетью общего пользования (СТфОП) или коммутируемой сетью передачи данных (СПД).

Далее, при рассмотрении различных архитектурных решений и оборудования особое внимание будет уделено тому, насколько выделенные выше принципы нашли свое отражение в конкретных реализациях У-ЦСИС (интерфейсах, протоколах и устройствах).



2.2. Топологическая структура узкополосных ЦСИС

Под топологической структурой У-ЦСИС понимается пространственное расположение ее элементов, в том числе абонентских терминалов, оконечных и транзитных коммутационных станций, линий связи и информационно-вычислительных ресурсов, обеспечивающих в полном объеме все потребности пользователей [5].

Существенные различия в принципах распределения информации системами коммутации и сетью связи предполагают необходимость разделения топологической структуры У-ЦСИС на магистральную и абонентскую сети. Каждая из названных сетей может иметь свою иерархическую структуру, в целом образуя многоуровневую архитектуру У-ЦСИС (рис. 2.2).

Здесь следует заметить, что магистральная и абонентская сети имеют различное целевое предназначение и функционируют достаточно независимо, что позволяет на этапе построения У-ЦСИС по отдельности подходить к задачам их анализа или синтеза.

Для реализаций магистральных сетей У-ЦСИС в настоящее время используются топологические структуры, характерные для ИЦСС: решетчатые, радиально-узловые, кольцевые и др. В топологической структуре У-ЦСИС, как в топологической структуре любой другой сети связи, можно выделить узловую основу и сетку линий. В состав узловой основы входят транзитные (1) и оконечные (2) коммутационные системы (КС).

При значительных расстояниях между всеми оконечными КС может строиться транспортная сеть У-ЦСИС (5). Сетка линий транспортной сети образуется на основе применения современных многоканальных систем передачи разных родов связи, например проводных (в том числе, волоконно-оптических), спутниковых, радиорелейных систем передачи.

Наибольшее распространение в транспортной сети У-ЦСИС получили цифровые системы передачи (ЦСП) плезиохронной (ПЦИ) и синхронной цифровых иерархий (СЦИ). В российских У-ЦСИС широко используются системы передачи ПЦИ типа ИКМ-30 и ИКМ-480 или системы передачи СЦИ типа STM1, STM4, организованные на основе проводных направляющих систем.

При незначительных расстояниях между оконечными КС магистральная сеть У-ЦСИС может не строиться, а транспортные функции берет на себя сеть межстанционных соединительных линий (6).

На практике может использоваться промежуточный вариант построения магистральной сети У-ЦСИС. При этом присутствуют фрагменты транспортной сети (5), реализуется сеть соединительных линий, в которой линии высокой протяженности строятся с использованием каналообразующей аппаратуры (3) проводных или радиорелейных ЦСП (7).

Сеть абонентских линий (8) соединяет оконечные устройства абонентов (4) с оконечными КС (2). Абонентские линии могут быть индивидуальными на каждого абонента, как это преимущественно сделано в телефонной сети, или коллективными, общими для нескольких абонентов при использовании каналообразующей аппаратуры (3). Последние часто применяются на абонентских участках сетей текста и данных, так как из-за малой плотности абонентов этих сетей необходимо перекрывать большие расстояния между абонентом и АТС.

В соответствии с принципами построения У-ЦСИС, ее топологическая структура должна содержать как структурную, так и функциональную избыточность [5, 8–10]. В противном случае выход из строя (отказ) соединительной линии, оконечной или транзитной КС, других элементов У-ЦСИС приведет к нарушению обслуживания пользователей. Кроме того, наличие избыточности в топологической структуре значительно упрощает решение вопросов адресации, маршрутизации и управления нагрузкой в У-ЦСИС. С другой стороны, любого рода избыточность приводит к снижению эффективности использования ресурса У-ЦСИС, поэтому на этапе проектирования должна быть решена задача оптимизации ее топологической структуры. Для упрощения дальнейшего описания У-ЦСИС будем считать, что задача оптимизации ее топологической структуры решена.



2.3. Характеристика каналов, применяемых в узкополосных ЦСИС

Одним из основных принципов построения У-ЦСИС является принцип унификации используемых цифровых каналов: канала передачи пользовательских данных и канала сигнализации.

Согласно рекомендаций МСЭ [6], в У-ЦСИС принято различать следующие типы используемых каналов.

1. Базовый (основной, Bearer, В-канал).

2. Первичный (пользовательский, Human, Н-канал).

3. Вспомогательный (служебный, Data, D-канал).

Базовым каналом (B-каналом) в У-ЦСИС является основной цифровой канал 64 кбит/с (см. табл. 2.1). Он обеспечивает передачу пользовательских данных в цифровом виде. Следовательно, под узкополосной справедливо понимается такая ЦСИС, в которой вне зависимости от запрашиваемых услуг связи в качестве канала передачи данных используется цифровой канал 64 кбит/с (или комбинация нескольких таких каналов). Из более низких скоростей передачи в абонентских установках У-ЦСИС могут применяться цифровые каналы 8, 16 и 32 кбит/с, которые с помощью мультиплексоров объединяются в ОЦК и только после этого коммутируются в У-ЦСИС [11].

Таблица 2.1

Характеристики типовых каналов ЦСИС

Тип

канала

Скорость

передачи

Технология

коммутации

Назначение

B

64 кбит/с

Синхронная коммутация каналов

Оцифрованный голос, факс, электронная почта, графика, массивы данных, интерактивный обмен данными, видео низкого разрешения

H0

384 кбит/c

Многоскоростная коммутация

каналов

Высококачественное аудио, высокоскоростная передача цифровых данных

H11

1536 кбит/с

Многоскоростная коммутация

каналов

Видео/телеконференции, высокоскоростная передача цифровых данных (США)

H12

1920 кбит/с

Многоскоростная коммутация

каналов

Видео/телеконференции, высокоскоростная передача цифровых данных (Европа)

D

16 кбит/с (BRI),

64 кбит/с (PRI)

Коммутация

пакетов

(LAP-D)

Телеметрия, сигнализация, управление энергопитанием, электронная почта, интерактивный обмен данными, активизация/деактивизация оконечного оборудования

Первичные каналы (типа Н) обеспечивают пользователям до-ступ к службам высокоскоростной передачи данных и мультимедиа услугам [8, 11]. Такие каналы могут быть сформированы на выходе учрежденческой АТС (УАТС), концентратора нагрузки или мультимедиа оконечного устройства. Скорость передачи первичного канала получается умножением скорости 64 кбит/с на число, отражающие либо степень концентрации нагрузки, либо принятый национальный стандарт У-ЦСИС (см. табл. 2.1).

К настоящему времени наиболее широко используемыми являются  каналы Н0 (6 × 64 = 384 кбит/с),  Н11 (24 × 64 = 1536 кбит/с)  и Н12 (30 × 64 = 1920 кбит/с).

Как указывалось ранее, основным видом коммутации, применяемой в У-ЦСИС, является коммутация каналов 64 кбит/с. Поэтому другие скорости передачи в каналах, предоставляемых У-ЦСИС, получаются умножением или делением скорости 64 кбит/с. Их коммутация осуществляется методом многоскоростной синхронной коммутации цифровых каналов [4].

Канал типа D со скоростью передачи данных 16 или 64 кбит/с используется в интересах специализированной системы сигнализации У-ЦСИС, получившей название цифровая система сигнализации № 1 (Digital Subscriber Signaling 1, DSS1).

Следовательно, главное назначение вспомогательных каналов – это обеспечение передачи адресной информации, на основе которой в У-ЦСИС осуществляется коммутация каналов типа В. Кроме того, данные, передаваемые D-каналом, могут иметь и другое предназначение (см. табл. 2.1).

Здесь следует заметить, что канал сигнализации между парой абонентов на транзитных участках У-ЦСИС может иметь различную скорость передачи и преобразовываться из 16 в 64 кбит/с и обратно. Кроме того, в случае свободности D-каналы могут использоваться для предоставления услуг связи, основанных на низкоскоростной коммутации пакетов по протоколу LAP-D [12].

В настоящее время в российских У-ЦСИС наряду со специализированной системой сигнализации DSS1 применяется широко распространенная в СТфОП система сигнализации № 7 (Рекомендация МСЭ Q.700). Вспомогательный канал У-ЦСИС, основанный на протоколе системы сигнализации № 7 (СС7), принято маркировать как канал типа E. По характеристикам физического стыка канал типа E во многом подобенD-каналу, однако передаваемые в каналах сигнальные примитивы (байты, кадры, сигнальные единицы) имеют структуру, отличную от примитивов D-канала.

Применение СС7 и, соответственно, Е-канала на этапе внедрения У-ЦСИС в РФ связано с тем, что отечественные УАТС уже используют протокол СС7, реализуемый достаточно просто в условиях применения систем передачи с ПЦИ [7]. Поэтому в отечественных сетях с интеграцией служб, как правило, реализуется специальный протокол взаимодействия, обеспечивающий функционирование абонентских терминалов У-ЦСИС в сети с общим каналом сигнализации.

Особенностями структуры циклов передачи перечисленных каналов У-ЦСИС является их "байт-ориентированность", то есть все используемые цифровые каналы получены на основе 8-разрядного кодирования сигнала, подобного по структуре тому, что применяется в системах передачи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). При этом октетная структура выдерживается как при передаче речевых сигналов, так и при обслуживании документального трафика [7, 10].

Унификация каналов позволяет на единых инженерно-технических принципах решать задачи адресации, маршрутизации, коммутации, сигнализации и управления в У-ЦСИС. Однако переход к цифровым методам распределения информации в условиях жестких ограничений на типизацию цифровых каналов существенно усложняет вопросы организации абонентского доступа в У-ЦСИС.



2.4. Характеристика типовых схем организации абонентского доступа и основных функциональных узлов узкополосных ЦСИС

Международные рекомендации, имеющиеся к настоящему времени по вопросам интегрального обслуживания пользователей, затрагивают в основном вопросы, связанные с организацией абонентского доступа в У-ЦСИС. Это связано с тем, что одним из важнейших принципов построения У-ЦСИС является унификация интерфейса, с помощью которого абонент запрашивает у сети различные услуги [5].

Абонентский доступ к У-ЦСИС организуется из цифровых каналов типа B, Н, D (E). Рекомендациями МСЭ серии I определены основной и первичный доступ к У-ЦСИС (рис. 2.3).

 

Основной (базовый) доступ (Basic Rate Interface, BRI) для одного пользователя У-ЦСИС предусматривает объединение двух основных каналов 64 кбит/с и одного вспомогательного канала на скорости 16 кбит/с. Основной доступ при этом обозначается как 2В D и имеет пропускную способность 2 × 64 + 16 = 144 кбит/с.

Для подключения УАТС и концентраторов нагрузки в У-ЦСИС определен первичный (пользовательский) доступ (Primary Rate Interface, PRI), который в зависимости от применяемой системы передачи и используемого первичного канала (Н0, Н11 или Н12) может охватывать 6, 24 или 30 ОЦК 64 кбит/с и один вспомогательный канал 64 кбит/с. Первичное абонентское окончание обозначается, соответственно, 6В D, 24В D и 30В D.

Так как канал типа 30В D (30 × 64 + 64 = 1984 кбит/с) более полно соответствует скорости передачи типового цифрового канала Е1 (2048 кбит/с) европейских систем передачи ПЦИ, именно такой первичный доступ рекомендован руководящими документами Госкомсвязи для отечественных У-ЦСИС [7]. Поэтому в российских У-ЦСИС роль транспортной среды пользовательского абонентского окончания играют, как правило, системы передачи типа ИКМ 30.

Следует отметить, что тот или иной способ организации абонентского доступа в У-ЦСИС, кроме рассмотренного выше, определяются также характеристиками применяемого абонентского терминала (Terminal Equipment, TE).

Абонентские терминалы У-ЦСИС в общем случае классифицируются на две основные категории (см. рис. 2.3): специализированные терминалы ЦСИС (обозначаемые далее TE1) и все остальные терминалы (TE2) [5].

Абонентские терминалы типа ТЕ1 подключаются 4-проводной физической линией и поддерживают рассмотренный выше базовый интерфейс пользователь-сеть У-ЦСИС обозначаемый далее как S-интерфейс или стык в точке S (рис. 2.4, а). К данному типу устройств относятся типовые цифровые телефонные аппараты, комплексные терминалы и специализированное оконечное оборудование данных У-ЦСИС.

Примерами абонентского оборудования типа TE2 могут служить обычные аналоговые телефонные аппараты, ASCII-терминалы, компьютеры с последовательным портом RS-232 и др. Применение этого терминального оборудования в У-ЦСИС обусловливает необходимость использования дополнительного устройства – терминального адаптера (Terminal Adapter, ТА), преобразующего принятый в этих средствах интерфейс пользователь-сеть в базовый абонентский доступ У-ЦСИС.

ТА может быть реализован либо как автономное устройство, либо в виде съемной платы внутри TE2 [13].

В соответствии с изложенной выше концепцией, основной задачей устройств абонентской установки пользователя является обеспечение интеграции в У-ЦСИС оборудования различных стандартов (см. рис. 2.3). В связи с разнообразием последних при создании У-ЦСИС было решено определить основные принципы построения ТА и требования к их физической реализуемости в виде рекомендаций к интерфейсу "TE2-ТА", обозначаемому далее как интерфейс в точке R (см. рис. 2.4, б).

Одним из главенствующих принципов У-ЦСИС является такая организация абонентской установки пользователя, при которой обеспечивается подключение нескольких (однотипных или разнотипных) оконечных устройств к одной, как правило, двухпроводной абонентской линии. Как отмечалось ранее, для решения этой задачи в абонентском окончании У-ЦСИС предусматривается дополнительное устройство, называемое "сетевое окончание" (см. рис. 2.4, а) и обозначаемое далее NT (Network Terminator) [5].

 

Исходя из типовой схемы организации абонентского доступа в У-ЦСИС, устройства сетевого окончания NT должны выполнять следующие две основные функции [12]:

  • подключение абонентской установки к 2-проводной АЛ;
  • совместное использование одной АЛ несколькими ТЕ.

Для реализации этих функций оборудование NT состоит, как правило, из двух функциональных узлов – NT1 и NT2, а в рекомендациях МСЭ сформулированы требования к соответствующим им точкам стандартного подключения T и U (Т- и U-интерфейсам).

Блок NT1 (см. рис. 2.4, б) располагается между АТС У-ЦСИС и терминальным оборудованием и осуществляет согласование характеристик 4-проводного абонентского терминала с характеристиками используемой 2-проводной абонентской линии. Другими словами, NT1 обеспечивает независимость принципов построения абонентского терминала (ТЕ1 или ТЕ2 + ТА) от способа передачи сигналов по АЛ. С точки зрения пользователя, сеть начинается с NT1.

Блок NT2 (см. рис. 2.4, б) обеспечивает совместное использование одного сетевого окончания несколькими оконечными устройствами за счет концентрации или мультиплексирования их нагрузки. Рекомендованные устройства типа NT2 позволяют подключить до восьми терминальных устройств ЦСИС, при этом NT2 реализуется как пассивная шина или локальный коммутатор [12].

При значительных нагрузках роль NT2 может играть учрежденческая АТС, маршрутизатор сети коммутации пакетов или типовой мультиплексор, обеспечивающий временное разделение каналов (ВРК). В этом случае для подключения NT2 к NT1 (и У-ЦСИС в целом) используется первичный (PRI), а не базовый (BRI) абонентский доступ [5].

Здесь следует отметить, что NT2 не является обязательным блоком У-ЦСИС и может выполнять лишь часть или вообще не выполнять протокольные функции ЦСИС, в последнем случае он является "прозрачным" ("нуль NT2") [12].

Со стороны АТС в У-ЦСИС предусмотрен функциональный блок, обеспечивающий взаимодействие с NT, то есть подключение цифровой двухпроводной АЛ к линейным комплектам оконечной КС. Данный блок получил название "блок линейного окончания" АТС и обозначается далее как LT (Line Terminator). При этом на LT возлагаются следующие основные функции [12]:

  • преобразование используемого в АЛ линейного кода во внутристанционный код АТС;
  • обеспечение тактовой и цикловой (сверхцикловой) синхронизации с NT по АЛ;
  • организация контроля качества функционирования NT и АЛ;
  • обеспечение управляемости абонентским окончанием со стороны оператора (поставщика услуг) связи;
  • сопряжение (при необходимости) системы абонентской сигнализации с системой сетевой сигнализации.

Особое значение функциональные блоки NT и LT имеют при организации доступа аналоговых терминалов к У-ЦСИС. Наличие большого количества аналогового оборудования в существующих сетях связи обусловило необходимость разработки специального аналогового интерфейса абонентского доступа в У-ЦСИС. Этот интерфейс получил название "интерфейс а/b" (рис. 2.5).

 

Известны следующие варианты реализации этого интерфейса [5].

1. Абонент может использовать аналоговую абонентскую линию и аналоговый вход АТС У-ЦСИС (рис. 2.5, а). Недостатком такого варианта доступа является неэффективное использование ресурса пропускной способности АЛ.

2. Абонент использует цифровую АЛ (Digital Subscriber Line, DSL), при этом функция аналогово-цифрового согласования возлагается на блок сетевого окончания NT1 (рис. 2.5, б). В этом случае по цифровым АЛ могут быть реализованы другие услуги связи (передача данных и т.п.). Такой абонентский доступ часто называется гибридным (аналогово-цифровым) и обозначается a/b + 2В D.

3. Абонент использует цифровую АЛ (DSL), а функция аналогово-цифрового согласования возлагается на терминальный адаптер (рис. 2.5, в). Это самый распространенный способ включения аналогового оконечного оборудования в У-ЦСИС. При реализации данного варианта построения аналоговое абонентское окончание преобразуется в базовый (2В + D) абонентский доступ У-ЦСИС (BRI). Очевидно, что в данном случае эффективность использования полосы пропускания АЛ наибольшая.

Таким образом, основными архитектурными элементами абонентского доступа к У-ЦСИС являются абонентский терминал (TE1 или TE2+TA), сетевое окончание (NT или NT1+NT2), цифровая АЛ (DSL) и линейное окончание АТС У-ЦСИС (LT). Выделение и всестороннее обоснование назначения и характеристик данных функциональных блоков позволило разработчикам сделать более наглядными процессы поиска инженерно-технических решений, обеспечивающих пользователям У-ЦСИС цифровой интерфейс передачи информации, который имеет одинаковые характеристики вне зависимости от используемых услуг связи, объема и вида передаваемой информации.



3. Особенности реализации типовых схем абонентского доступа к узкополосной цифровой сети с интеграцией служб

Несмотря на имеющееся разнообразие терминального оборудования, все существующие реализации средств и комплексов интегрального обслуживания базируются на изложенных ранее принципах построения У-ЦСИС. Однако выбор того или иного инженерно-технического решения для реализации конкретного устройства или процесса в функциональном блоке осуществляется соответствующими разработчиками (производителями) аппаратуры У-ЦСИС по своему усмотрению. Регламентированными в международном плане в настоящее время являются лишь характеристики интерфейсов S и Т. Рекомендации МСЭ по реализации интерфейсов в двух других выделенных на рисунке 2.4 точках (R и U) разработаны не в полном объеме, что привело к необходимости их национальной стандартизации.



3.1. Общая характеристика интерфейсов основного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС

Анализ инженерно-технических решений, используемых для реализации основного абонентского доступа в У-ЦСИС, целесообразно производить в направлении от терминала пользователя и начать с рассмотрения параметров интерфейса между терминалом типа TE2 и терминальным адаптером (интерфейса в точке R).

R-интерфейс является внешним по отношению к У-ЦСИС. Он характеризует используемое оконечное оборудование для построения необходимого ТА. При этом, согласно рекомендаций МСЭ, собственно на ТА возлагаются следующие функции [5].

1. Согласование скоростей цифрового потока в оконечном устройстве и скорости носителя, т. е. В-канала. Так, наиболее широко используемые в отечественных системах связи ограниченного пользования скорости передачи 2,4; 4,8; 9,8; 19,2; 48, 56 кбит/с должны преобразовываться в ТА в скорости 8, 16, 32 и далее до 64 кбит/с.

2. Преобразование протокола сигнализации пользователя (точка R) в вид, требуемый У-ЦСИС (точка S), например, внутриканальную сигнализацию (точка R) в сигнализацию по D-каналу (точка S).

К настоящему времени имеются достаточно проработанные рекомендации МСЭ к R-интерфейсу для большинства используемого в сетях связи общего пользования аналогового и цифрового (в том числе и асинхронного), оконечного оборудования [12]. Примерами реализации указанных рекомендаций являются широко используемые ТА для подключения по 15-проводной схеме устройств передачи данных стандартов X.20–X.22; по 25-проводной схеме ПЭВМ с интерфейсом RS-232, RS-232С; по 34-проводной схеме широкополосных модемов V.35 и др.

Рекомендации МСЭ, определяющие интерфейс в точках S и ТBRI, включают не только правила обеспечения электрического и механического стыков, но и правила технического обслуживания и эксплуатации терминального оборудования и сетевого окончания с тем, чтобы исключить проблемы, возникающие при совместной работе оконечных устройств и различных сетей.

S-интерфейс BRI имеет первостепенное значение при построении У-ЦСИС, так как в этой точке требуется обеспечить открытость архитектуры сети с интеграцией служб для терминального оборудования различных производителей. Данный интерфейс стандартизован МСЭ по трем (физическому, канальному и сетевому) уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).

1. Для физического уровня установлены виды электрического и механического стыков, определены допустимые конфигурации абонентской установки пользователя.

2. Для канального уровня регламентированы функциональные атрибуты интерфейса пользователь-сеть, то есть стандартизованы вопросы обеспечения качества передачи данных (цикловой синхронизации, защиты от ошибок).

3. Для сетевого уровня урегулированы вопросы организации абонентской сигнализации и управления нагрузкой, генерируемой абонентской установкой. Кроме того, на данном уровне определены процедуры доступа к ресурсу пропускной способности D-канала.

S-интерфейс основного абонентского доступа поддерживает три эталонных конфигурации [5]: "точка-точка", "пассивная шина" и "протяженная шина" (рис. 3.1). Для построения всех конфигураций используется 4-проводная неэкранированная соединительная линия – два провода на передачу данных и два провода на прием.

 

Таким образом, S-интерфейс основного абонентского доступа есть 4-проводный цифровой интерфейс, обеспечивающий передачу данных пользователя вида 2B D. При этом шинные конфигурации обеспечивают возможность подключения до восьми оконечных устройств абонентской установки.

Здесь следует отметить, что во всех конфигурациях основного абонентского доступа У-ЦСИС соединительная линия от NT к TE является пассивной, то есть в ней не предусматривается усиление, хранение или обработку данных. Следовательно, в различных конфигурациях BRI протяженность цепей будет разной (см. рис. 3.1). Дальность связи при этом ограничивается временем распространения сигнала и его затуханием. Для согласования сопротивлений функциональных блоков и соединительной линии в схемах используются согласующие четырехполюсники Z.

На рисунке 2.4, б показано, что случае, когда функции объединения (концентрации) трафика в формируемой абонентской системе У-ЦСИС не требуются, функциональный блок 2 реализуется в виде "нуль-2". Следовательно, оконечное устройство, имеющее выходные характеристики, соответствующие интерфейсу S, будет практически работать на уровне точки Т. В связи с этим, МСЭ были приняты одинаковые рекомендации для S- и Т-интерфейсов BRI на физическом и канальном уровнях ЭМВОС.

Основное значение Т-интерфейса основного абонентского до-ступа – обеспечение согласования оборудования, находящегося в помещении пользователя с сетевым окончанием NT1. Это значит, что при наличии функционального блока NT2 на сетевом уровне ЭМВОС происходит сопряжение протоколов сигнализации устройств концентрации нагрузки (УАТС, вынесенного телефонного коммутатора и т. д.) и протокола сигнализации, используемого в сети связи общего пользования (либо DSS1, либо СС7).

Интерфейс в точке U является интерфейсом между сетевым окончанием и АТС У-ЦСИС. К сожалению, относительно данного интерфейса для основного абонентского доступа до сих пор существуют лишь различные национальные правила и последующие варианты этих правил в рамках одной страны. Это связано с тем, что АЛ как в разных странах, так и внутри одной страны могут существенно различаться [12]. На международном уровне разработан только ряд общих рекомендаций (Рек. МСЭ G.961).

Общая техническая проблема организации U-интерфейса BRI заключается в обеспечении двухсторонней передачи цифровых сигналов основного абонентского доступа практически по любым существующим металлическим парам. Задача эффективного использования полосы пропускания 2-проводных цифровых абонентских линий (DSL) давно уже вышла за пределы У-ЦСИС, а ее различные решения способствовали возникновению целого семейства технологий сетей доступа (технологий xDSL).

Для успешного решения указанной задачи в рамках основного абонентского доступа У-ЦСИС к настоящему времени разработаны три принципиально различающихся подхода. Первые два – это известные методы частотного и временного разделения направлений передачи в цифровой АЛ. Третье связано с применением дифференциальных систем и адаптивных методов компенсации эха.

Отметим, что при незначительном удалении терминала от АТС концепцией У-ЦСИС предусмотрено 4-проводное его подключение через S-интерфейс основного абонентского доступа. Следовательно, в таких случаях используется типовая 4-проводная цифровая АЛ, а U-интерфейс не реализуется [5].

Таким образом, архитектура и интерфейсы основного абонентского доступа У-ЦСИС позволяют обеспечивать системную интеграцию устройств и служб связи для предоставления пользователю широкой номенклатуры услуг вне зависимости от видов наличествующего у него терминального оборудовании и типа абонентской линии.



3.2. Реализация физического интерфейса пользователь-сеть основного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС

Особая важность S-интерфейса BRI, с точки зрения организации абонентского доступа в У-ЦСИС, требует более подробного рассмотрения принципов его физической реализации.

Вне зависимости от применяемой конфигурации S-интерфейс BRI кроме физической структуры (рис. 3.1) характеризуется используемым линейным кодом и структурами циклов передачи и приема.

Существующими рекомендациями предписано использование в S-интерфейсе основного абонентского доступа биполярного трехуровневого кода с чередованием полярности импульсов (Alternate Mark Inversion, AMI) (рис. 3.2). Это модифицированный цифровой код с возвращением к нулю, где в отличие от классического кода AMI с помощью импульса чередующейся полярности (u или u) передается бит нуля, а бит единицы передается паузой (u0 = 0).

Недостатком данного кода является то, что длинная серия "1" может существенно затруднить процесс тактовой синхронизации. Вместе с этим данный код просто реализуется и имеет минимальную постоянную составляющую, что способствовало его широкому применению для организации S-интерфейса BRI У-ЦСИС [12].

Особенности применяемого линейного кода обусловили принятую структуру цикла передачи основного абонентского доступа, изображенного на рисунке 3.3.

Можно выделить следующие элементы цикла передачи BRI [5].

1. Биты информации пользователя (биты В-каналов).

2. Биты канала сигнализации (биты D-канала).

3. Биты синхронизации: бит цикловой синхронизации F, вспомогательный бит цикловой синхронизации FА и бит инвертируемого значения FА (N).

4. Бит E (эхо-D-канала), который применяется для оценки занятости D-канала.

5. Импульс L, добавляемый для выравнивания постоянных составляющих тока в пределах отрезка цикла.

6. Бит А, применяемый в протоколе активизации/деактивизации.

7. Биты S1 и S2, резервируемые для будущих расширений функций или приложений У-ЦСИС.

Для сохранения байтовой структуры при кодировании речи с помощью ИКМ сигналы обоих В-каналов распределяются в цикле по 8 бит. Кроме того, в цикле передачи основного абонентского доступа размещаются 4 бита D-канала (по 2 бита на каждый B-канал).

 

Все оконечные устройства одновременно посылают в направлении NT биты F, FА и N, представляющие в совокупности помехозащищенный сигнал цикловой синхронизации. Цикловая синхропосылка BRI регистрируется после обнаружения двойного нарушения правила чередования импульсов кода АМI. Как правило, это происходит самое позднее после приема 14 бит цикла.

При помощи импульсов L соответствующей полярности в цикле BRI устраняется постоянная составляющая тока. При этом полярность первого импульса L каждого отрезка цикла всегда противоположна полярности бита цикловой синхронизации.

В случае использования шинных конфигураций (рис. 3.1, б, в) несколько оконечных устройств могут одновременно запросить ресурс D-канала, что может привести к конфликтной ситуации. Во избежание этого рекомендациями МСЭ введена специальная процедура доступа абонентских устройств к D-каналу [5].

Оконечное устройство начинает передачу данных по D-каналу лишь в том случае, когда его приемником в ходе контрольного прослушивания установлено, что в направлении NT D-канал свободен. Критерием свободности D-канала является регистрация последовательности из не менее восьми сигналов паузы, то есть "1" (протоколом передачи гарантируется, что восемь "1" никогда не появятся внутри передаваемого блока, так как информационный блок всегда начинается с "0").

Если абонентский терминал осуществляет передачу данных по D-каналу, то для сокращения времени и ресурсов его приемника на контрольное прослушивание в соответствующем NT для этого ТЕ формируется бит эхо-D-канала (штрихпунктирная стрелка от бита D к биту Е на рис. 3.3). Этот бит указывает абонентской установке на наличие ("1") или отсутствие ("0") ресурса пропускной способности D-канала. Поэтому вместо контрольного прослушивания приемнику ТЕ достаточно только оценить состояние бита Е [12].

Протокол активизации/деактивизации BRI предназначен для управления адаптивными оконечными устройствами, переводя их при необходимости в режим экономии энергии. Этот протокол реализуется только в отношении тех устройств, в которых предусмотрен режим "Дежурный прием", а передающее устройство включается только после получения команды на позициях А-бита.

Особенностью цикла передачи BRI в направлении от ТЕ к NT является задержка сигнала на 2 бита (10,4 мкс), необходимая для учета времени распространения данных в витой паре. Кроме того, в этом цикле передачи отсутствуют бит E (эхо-D-канала) и бит N.

В целом цикл передачи BRI в точке S абонентского окончания У-ЦСИС содержит 48 бит, передаваемых в течение 250 мкс (цикл в течение 1 секунды передается 4000 раз). Следовательно, общая скорость цифрового потока BRI составляет 48 × 4000 = 192 кбит/с. Полезной информации в каждом цикле насчитывается 36 бит (8B+ 8B+ 8B+ 8B+ 4D = 36). Это соответствует скорости передачи 36 × 4000 = 144 кбит/с = 2B D.

Из рассмотренного следует, что S-интерфейс основного абонентского доступа У-ЦСИС является 4-проводным цифровым интерфейсом со скоростью передачи 192 кбит/с, где полезная нагрузка передается со скоростью 144 кбит/с. Рассмотренный S-интерфейс BRI поддерживает передачу полезной нагрузки не только вида 2В+D, но и В+D (информационная скорость 80 кбит/с) и D (когда пользователь использует только услугу низкоскоростной передачи данных со скоростью до 9,6 кбит/с).



3.3. Организация передачи цифровой информации по двухпроводным абонентским линиям в узкополосной ЦСИС

Одним из основных принципов построения У-ЦСИС является обеспечения возможности использования для абонентского доступа существующих двухпроводных АЛ. Для выполнения этого требования U-интерфейс основного абонентского доступа подразумевает применение различных методов разделения сигналов встречных направлений передачи, основными из которых являются методы частотного и временного мультиплексирования. С этой же целью могут применяться дифференциальные системы (ДС) и адаптивные методы компенсации эха.

Выбор конкретного варианта реализации U-интерфейса зависит от характеристик используемой абонентской линии и, главным образом, от ее протяженности [14].

U-интерфейс с частотным разделением направлений может быть представлен в виде двухполосной системы связи (рис. 3.4).

 

Следовательно, разделение направлений передачи по частоте требует как минимум удвоения полосы пропускания АЛ и подразумевает применение сложных фильтров нижних и верхних частот (ФНЧ и ФВЧ). Из-за громоздкости последних этот метод редко применяется на практике.

Более простыми в реализации являются методы временного разделения (рис. 3.5), например метод поочередного переключения направлений передачи, называемый в некоторых источниках как метод "пинг-понга" [12].

Сущность метода состоит в том, что за интервал в 250 мс, выделенный в 4-проводной схеме S-интерфейса для цикла одного направления передачи, в 2-проводной схеме U-интерфейса должны быть переданы данные двух циклов – по одному циклу из обоих направлений передачи. Следовательно, скорость передачи, а вместе с ней и требуемая полоса пропускания цифровой АЛ, увеличивается в 2 раза, также как в схемах с частотным разделением.

Достоинством метода поочередного переключения направлений передачи является относительная простота его технической реализации. Для этого необходимо обеспечить синхронность и синфазность функционирования пары электронных ключей (ЭК). Естественно, временные методы разделения направлений передачи предъявляют повышенные требования к точности и стабильности генераторного оборудования и устройств тактовой синхронизации (УТС) абонентских терминалов и АТС У-ЦСИС (см. рис. 3.5).

 

Уменьшение требуемой для передачи сигнала BRI полосы пропускания абонентской линии может быть достигнуто на основе применения специального линейного кода, например четырехуровневого кода 2B1Q (2 Binari 1 Quaternari), где два бита исходного сигнала преобразуются в один четверичный символ (рис. 3.6). При случайном чередовании бит униполярного сигнала спектр 2B1Q-сигнала в два раза уже, так как при той же битовой скорости длительность тактового интервала увеличивается в два раза. Следовательно, при прочих равных условиях по одной и той же абонентской линии код 2B1Q позволяет передавать данные со скоростью в два раза большей, чем применяемый в S-интерфейсе код AMI.

Указанные достоинства такого кодирования обусловили его широкое применение в различных устройствах связи. Документами Госкомсвязи РФ (в частности, "Общими техническими требованиями на средства связи") предписано применение линейного кода 2B1Q для организации U-интерфейса в отечественных У-ЦСИС [10]. Это позволило обеспечить дуплексную передачу сигналов BRI по двухпроводным абонентским линиям на расстояние до двух километров.

Дальнейшие исследования свойств потенциальных кодов 2B1Q позволило разработать новый подход к организации U-интерфейса основного абонентского доступа, в основу которого положено разделение направлений передачи дифференциальными системами, реализуемое с применением средств адаптивной эхокомпенсации.

 

Было доказано, что при согласовании выходного сопротивления передатчика с комплексным сопротивлением цифровой абонентской линии амплитуда сигнала на входе приемника будет равна половине амплитуды передаваемого сигнала. Следовательно, амплитуда принимаемого сигнала может быть получена путем вычитания половины амплитуды выходного сигнала передатчика из амплитуды суммарного сигнала, полученного из линии (рис. 3.7).

К сожалению, реализуемые к настоящему времени стандартные ДС не могут обеспечить полного разделения трактов передачи и приема. Для сохранения требуемого соотношения перечисленных выше характеристик в схему введены адаптивные эхокомпенсаторы (ЭХК), реализованные на сигнальных процессорах и препятствующие проникновению импульсов из тракта передачи ДС в тракт приема. Кроме того, предусмотрена система автоматической подстройки балансного контура ДС.

Организация U-интерфейса BRI на основе ДС с адаптивной эхокомпенсацией приводит к значительному усложнению оборудования абонентского доступа. Вместе с этим данный подход обеспечивает дуплексную передачу сигналов BRI по двухпроводным медным цифровым АЛ на расстояние до 5,5 километров [12, 14].

Таким образом, к настоящему времени разработано значительное число технологий, обеспечивающих основной абонентский доступ к коммутационной системе У-ЦСИС. Определяющим критерием при выборе варианта построения абонентского доступа У-ЦСИС можно считать удаленность абонентской установки от АТС. При удаленности пользовательского оборудования от АТС порядка 200–500 метров целесообразнее использовать S-интерфейс шинных конфигураций.

Если терминал расположен от АТС на расстояние порядка 1 км, можно использовать конфигурацию "точка-точка" S-интерфейса или U-интерфейс двухпроводной АЛ с временным разделением направлений передачи.

При удаленности терминалов на расстояние свыше двух километров следует применять U-интерфейс двухпроводной АЛ на основе ДС с адаптивной эхокомпенсацией. Более протяженные системы абонентского доступа можно организовать только с использованием систем передачи, например технологий xDSL.

Здесь следует заметить, что исследование вопросов организации дуплексной передачи сигналов BRI по протяженным двухпроводным цифровым АЛ продолжается до сих пор, и вполне возможно, что в скором будущем будут найдены новые технические решения по организации основного абонентского доступа У-ЦСИС.



3.4. Особенности реализации интерфейсов первичного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС

Первичное (пользовательское) абонентское окончание (PRI) предназначено для пользователей У-ЦСИС с повышенными требованиями к пропускной способности абонентского доступа к сети. Для его реализации используется только конфигурация "точка-точка".

Рекомендациями МСЭ установлено два варианта пользовательских окончаний [5]: с общей скоростью 2048 кбит/с (информационная скорость 30В D = 1984 кбит/с) и с общей скоростью 1544 кбит/с (информационная скорость 23В D = 1480 кбит/с). Первый вариант разработан Европейским институтом стандартов в области электросвязи (European Telecommunication Standards Institute, ETSI) и используется в европейских У-ЦСИС. Второй вариант соответствует национальным стандартам США, Канады и Японии. В РФ принят европейский стандарт PRI, так как на российской территории уже десятилетиями используются системы передачи с ПЦИ с первичным цифровым каналом E1 2048 кбит/с [12].

Полезная нагрузка (табл. 3.1) PRI может быть сформирована как из базовых, так и из первичных каналов (например Н0).

Таблица 3.1

Варианты формирования нагрузки первичного абонентского окончания

Структура

В-канальная

Н0-канальная

Н1-канальная

Комбинированная

Обозначение

30В D

5Н0 + D

Н12 + D

nВ mН0 + D

Возможны варианты с меньшим чем 30 количеством каналов В, например 20В+D. Кроме того, каналы типа В могут объединяться в один логический высокоскоростной канал H12 с общей скоростью до 1920 кбит/с (см. табл. 3.1). В этом случае используется многоканальная синхронная коммутация сигналов [14].

При любой выбранной структуре наполнения первичного абонентского окончания используется канал сигнализации D со скоростью 64 кбит/с. В некоторых случаях этот D-канал может также предоставляться абоненту под передачу цифровых данных.

По аналогии с BRI, физическую характеристику интерфейсов РRI ограничим видом применяемого линейного кода и структурой цикла передачи.

S-интерфейс РRI является также 4-проводным цифровым интерфейсом, но более высокоскоростным. Это обусловило сокращение длины соединительной линии к сетевому окончанию до 150 м. При этом в качестве линейного используется модифицированный квазитроичный код с чередованием импульсов HDB3 (High-Density Bipolar code of order 3). Структура цикла передачи пользовательского абонентского окончания представлена на рисунке 3.8.

 

Цикл РRI представляет собой цифровую последовательность в 256 бит, разбитую на тридцать два 8-битовых интервала (канала). В типовой структуре цикла РRI первый 8-битовый интервал предназначен для целей управления, часть тайм-слотов которого используется для передачи сигналов цикловой синхронизации, повторяющихся через два цикла. Тридцать 8-битовых интервала (№ 2–15 и № 17–32) предназначены для передачи информации пользователя.

Шестнадцатый 8-битовый интервал используется под данные D-канала (рис. 3.8). Цикл РRI передается 8000 раз в секунду, что определяет скорость потока 256 × 8000 = 2 048 000 бит/с = 2048 кбит/с.

При установке у пользователя нескольких пользовательских окончаний может быть организован только один канал сигнализации на всю абонентскую установку. Следовательно, все кроме одного PRI могут использовать временной интервал байта № 16 либо для передачи данных пользователя, либо держать этот ресурс в резерве. Аналогично решаются вопросы организации каналов Н0- и Н12-структур. В некоторых реализациях У-УСИС под D-канал может отдаваться байт № 32 цикла передачи первичного абонентского доступа [10].

Здесь следует отметить, что S-интерфейс PRI отличается от аналогичного интерфейса BRI не только структурой цикла, но и отсутствием ряда процедур, таких как протокол активизации/деактивизации и протокол доступа к D-каналу. Это значит, что физический уровень первичного абонентского окончания постоянно активен (оборудование не переходит в режим "Дежурный прием", постоянно включено), а доступ к ресурсу D-канала осуществляется на принципах временного разделения каналов.

Т-интерфейс РRI играет ту же роль, что и T-интерфейс ВRI. Его основное назначение при организации первичного абонентского доступа заключается в реализации функций 3 уровня ЭМВОС – согласовании процедур сетевого управления используемой УАТС (NT2) и АТС У-ЦСИС.

Структура U-интерфейса РRI международными рекомендациями не определена полностью. На практике для обеспечения первичного доступа У-ЦСИС используются либо системы передачи ПЦИ (ИКМ-30), либо цифровые АЛ, реализующие технологию xDSL [18]. В отечественных У-ЦСИС для этих целей используется, как правило, протокол EDSS1 (разработанный ETSI), который по параметрам физического и канального уровней ЭМВОС, а также цикловой структуре соответствует характеристикам стандартного канала E1 ПЦИ (Рек. МСЭ G703, G704). Основное отличие состоит в процедурах использования ресурса D-канала, определенных спецификой применяемой системы абонентской сигнализации DSS1.

Таким образом, абонентская линия для первичного абонентского доступа У-ЦСИС, как правило, является 4-проводной цифровой и обеспечивает передачу со скоростью 2048 кбит/с [5].

Типовые варианты организации абонентского доступа У-ЦСИС представлены на рисунке 3.9.

 

В документации на поставляемое оборудование У-ЦСИС для сокращения наименования интерфейсов в типовых точках основного абонентского доступа часто используются индексы "0", "BRI" или "BA" (Basic Access, основной доступ). Так, обозначения S0, SBRI и SBA – все это указания на принадлежность данного S-интерфейса основному абонентскому доступу. Пользовательский интерфейс определяется индексами "PRI" или "PA" (Primary Access, первичный доступ). Краткая запись U-интерфейса PRI может иметь вид UPRI или UPA (рис. 3.9).

В целом, наличие основного и первичного вариантов абонентского доступа обеспечивает необходимое разнообразие подключаемого к У-ЦСИС абонентского оборудования, а также достаточную гибкость в выборе типов терминалов при формировании пользовательских установок [14].



4. Обеспечение функционирования узкополосных ЦСИС

К основным системам, обеспечивающим функционирование У-ЦСИС, относят систему управления, систему синхронизации и систему технической эксплуатации.

Так как транспортную среду У-ЦСИС составляют, как правило, линейные тракты систем передачи существующих цифровых сетей связи (например, ИЦСС), имеющих собственные стандартные средства управления, технической эксплуатации и синхронизации, особое внимание далее будет уделено вопросам обеспечения функционирования интегрированной системы абонентского доступа, где наиболее наглядно проявляются особенности У-ЦСИС как телекоммуникационной технологии.



4.1. Общая характеристика основных систем, обеспечивающих функционирование узкополосных ЦСИС

Целенаправленное функционирование У-ЦСИС обеспечивается посредством управления ее элементами. Система управления сети с интеграцией служб реализует ряд функций, которые в МСЭ принято подразделять на общие и прикладные функции управления [15].

Общие функции системы управления У-ЦСИС заключаются в обеспечении реализации прикладных функций и включают в себя передачу данных состояния и управляющей информации между элементами сети связи и системой управления, а также хранение и обработку этой информации.

Прикладными функциями системы управления У-ЦСИС считаются следующие [10]:

  • управление рабочими характеристиками сети;
  • управление конфигурацией сети;
  • управление трафиком в сети;
  • управление безопасностью сети.
  • управление устранением неисправностей сетевых элементов.

На магистральном уровне У-ЦСИС данные функции реализуются специальными сетевыми управляющими технологиями (SNMP, TMN, TINA и др.). Следовательно, специфика управления У-ЦСИС отражается особенностями решения общих и прикладных задач управления в рамках интерфейсов "пользователь – АТС" и "АТС – АТС".

Для реализации общих и прикладных функций управления на выделенном уровне У-ЦСИС организована абонентская сигнализация "из конца в конец". Так как выполнение первых трех прикладных функций управления в У-ЦСИС обеспечивается на этапах установления и разрушения соединений от отправителя информации к ее получателю, основным предназначением абонентской сигнализации является управление установлением и разрушением соединений.

Исследования показали, что между пользователем и АТС в У-ЦСИС требуется организация абонентской сигнализации с увеличенной по сравнению с сигнализацией СТфОП пропускной способностью [5]. Так, для использования СС7 в абонентском окончании У-ЦСИС возможности ее сигнальных элементов должны быть расширены для более полного соответствия потребностям управления интегрированным обслуживанием. Это обусловлено тем, что в протоколе СС7 не предусмотрены некоторые важные управляющие процедуры, например, возможность выбора службы связи или идентификация ряда вновь вводимых услуг связи. Поэтому на участке "пользователь – сеть" в У-ЦСИС, как правило, используется специализированная система сигнализации DSS1, особенности построения которой будут рассмотрены далее.

Между коммутационными системами в отечественных У-ЦСИС реализуются протоколы СС7. Так как основная часть информации сигнализации используется при управлении только оконечными КС (исходящей АТС и АТС назначения), сигнальные сообщения "из конца в конец" обозначаются в каналах СС7 специальным кодом и на транзитных КС только ретранслируются [10].

Наряду с абонентской сигнализацией, обеспечению функций управления У-ЦСИС подчинены выбранные структуры циклов передачи основного и первичного абонентских окончаний. Так, например, в цикле основного абонентского окончания протокол активизации/деактивизации служит для управления конфигурацией абонентской установки, а протокол доступа к D-каналу обеспечивает функции управления трафиком (см. рис. 3.3). Кроме того, рекомендованные МСЭ структуры циклов передачи основного и первичного абонентских окончаний необходимы также для обеспечения синхронизации в У-ЦСИС.

Система синхронизации У-ЦСИС предназначена для поддержания синхронного и синфазного функционирования передающего и приемного оборудования элементов интегрированной сети и абонентского оборудования. Так как У-ЦСИС является цифровой сетью, синхронизация функциональных блоков абонентского окончания и сетевых элементов имеет решающее значение для качества предоставляемых пользователю услуг связи [7].

Система синхронизации У-ЦСИС включает узлы синхронизации (размещаемые в оконечных и транзитных КС) и пути доставки синхросигналов (цифровые тракты в СЛ или АЛ).

Тактовый синхронизм "АТС – абонентская установка" обеспечивается:

со стороны АТС – путем подстройки генераторного оборудования LT по частоте задающего эталонного генератора АТС У-ЦСИС;

в абонентской установке – посредством выделения в NT (и далее в ТЕ) тактовой частоты из принимаемого по АЛ цифрового потока.

Тактовый синхронизм "АТС – АТС" обеспечивается, исходя из статуса этих оконечных КС, с точки зрения синхронизации. При этом АТС меньшего статуса (ведомого (вторичного) узла синхронизации) подстраивает свое генераторное оборудование по сигналу задающего генератора АТС более высокого статуса (ведущего (первичного) узла синхронизации). Назначение узлам синхронизации их статуса в системе синхронизации осуществляется системой управления У-ЦСИС, для чего для каждой КС передается специальный сигнал статуса синхронизации, для которых на уровне "АТС – АТС" предусматриваются специальные временные позиции (тайм-слоты) в цифровом транспортном потоке.

Собственно переносчиком сигнала тактовой синхронизации на этом уровне является, как правило, цифровой поток 2048 кбит/с. Для проверки качества синхронизации в NT и LT могут предусматриваться устройства оценки и компенсации дрожания фазы (джиттера).

Если тактовый синхронизм достигнут, то с помощью циклового синхросигнала обеспечивается синхронизм по циклу (сверхциклу). В качестве циклового синхросигнала основного абонентского окончания используется совокупность бит F, FA и N (см. рис. 3.3). Временное положение этих бит сравнивается в LT с импульсами, генерируемыми первичным источником цикловой синхронизации (импульсным генератором). При идентификации значимого рассогласования выдается сигнал в систему контроля об отсутствии синхронизации и передача информации прекращается. Для цикловой (сверхцикловой) синхронизации первичного абонентского окончания предусмотрены соответствующие биты в байте управления (см. рис. 3.8) и сигналы первичного источника цикловой (сверхцикловой) синхронизации LT для их контроля. Аналогичным образом обеспечиваются цикловой и сверхцикловой синхронизмы между коммутационными системами У-ЦСИС по сети СЛ.

К системе технической эксплуатации У-ЦСИС, как и к соответствующей системе ИЦСС, предъявляются требования поддержания работоспособности сетевых элементов и обеспечения высокого качества их функционирования. Дополнительные требования У-ЦСИС касаются, в основном, системы абонентского доступа, основанной на аналоговых АЛ.

Аналоговые АЛ в У-ЦСИС преобразуются в цифровые, для чего используются специальные методы передачи и мультиплексирования цифровых сигналов, а также включаются новые функциональные элементы (NT2 и NT1). Указанные причины требуют применения дополнительных средств мониторинга системы абонентского доступа. Поэтому в У-ЦСИС на блок сетевого оканчания NT1 и блок линейного окончания АТС LT возлагается дополнительная функция организации на АЛ испытательных шлейфов для локализации отказов абонентского окончания (рис. 4.1).

Посредством передачи, приема и анализа тестовых последовательностей LT по указанным шлейфам могут быть идентифицированы отказы АТС (1), цифровой АЛ (2) и абонентской установки (3) [5].

На систему технической эксплуатации У-ЦСИС возлагаются также задачи мониторинга оборудования АТС и абонентского окончания, связанные с их модификацией (вводом в эксплуатацию отдельных блоков, расширением устройств КС и/или их сервисных возможностей).

Для выполнения этих функций и общих функций управления в У-ЦСИС разработаны соответствующие интерфейсы "оператор – система" на рекомендованном МСЭ языке MML (Man-Machine Language) [16]. Этот интерфейс организуется, как правило, между АТС и рабочими местами персонала (реже – вынесенными центрами технической эксплуатации (Network Management Centres) [10].

К вспомогательным системам, обеспечивающим функциониро-вание У-ЦСИС, относят системы электропитания, грозозащиты, безопасности персонала и пр. Все они строятся на известных принципах и используют типовые средства, аналогичные применяемым в СТфОП [4].

Все рассмотренные выше системы способствуют всестороннему обеспечению функционирования У-ЦСИС и подобны тем, что применяются в существующих сетях связи. Однако решение задач обеспечения функционирования У-ЦСИС имеет ряд специфических черт, обусловленных реализуемой в сети системной и информационной интеграцией. Эти особенности, в частности, отразились в принципах построения и основных характеристиках разработанной в рамках У-ЦСИС специализированной системы сигнализации DSS1.



4.2. Принципы построения специализированной системы цифровой абонентской сигнализации узкополосной ЦСИС

Разработанная МСЭ система DSS1 является цифровой ассимметричной системой сигнализации, в которой выделяются два неэквивалентных направления: "пользователь – АТС (сеть)" и "АТС (сеть) – пользователь" [12]. Ассиметричность сигнализации обус-ловливается тем, что в направлении "пользователь – АТС (сеть) " передаются запросы на обслуживание и данные о ходе выполнения команд, которые генерируются в направлении "АТС (сеть) – пользователь". По составу и длительности эти данные могут существенно отличаться друг от друга. Кроме того, в У-ЦСИС предусмотрена возможность передачи пакетизированной информации пользователя по D-каналу, вследствие чего протокол DSS1 является принципиально асимметричным.

В рамках стека протоколов системы DSS1 предусмотрены также сигнальные протоколы типа "сеть – сеть" для организации сетевой системы сигнализации. Однако в связи с тем, что в отечественных У-ЦСИС на сетевом уровне используется система сигнализации СС7 данный протокол не находит пока своего широкого применения [10].

Протокол цифровой абонентской сигнализации DSS1 ориентирован на передачу сигнальных сообщений через интерфейс пользователь–сеть по специальному цифровому каналу (D) на скорости 16 или 64 кбит/с. Архитектура протокола DSS1 разрабатывалась в соответствии с ЭМВОС и организована в пределах трех нижних ее уровней (рис. 4.2).

Основными функциями сетевого уровня DSS1 являются [5]:

маршрутизация сигнальных сообщений;

контроль качества передачи и порядка следования сигнальных сообщений;

 

мультиплексирование сигнальных сообщений, относящихся к различным коммутируемым связям;

сегментация и сборка сигнальных сообщений при взаимодействии с уровнем звена данных DSS1.

На сетевом уровне DSS1, исходя из потребностей пользователя и возможностей его терминального оборудования, формируется сигнальная информация о типе запрашиваемого сервиса и службе связи. Это может быть требование установления (разрушения) типового соединения на основе ОЦК (B-каналов) с тем или иным терминалом У-ЦСИС либо запрос на ДВО, запрос на пакетную передачу информации. Данная сигнальная информация в виде простых и составных сигнальных сообщений о типе и месте логического действия, происходящего в ТЕ или АТС У-ЦСИС, поступает на канальный уровень DSS1 (уровень звена данных, уровень защиты D-канала).

Сформированные на сетевом уровне сообщения на уровне звена данных DSS1 не анализируются, а только помещаются в информационные поля кадров, формируемых для последующей передачи на физический уровень DSS1. Таким образом, информационное поле кадра длиной от 10 до 260 байт содержит, как правило, либо команду на установление (разрушение) соединения, либо отчет о ходе реализации этой команды. Именно в этом поле при необходимости передаются пакетизированные низкоскоростные данные пользователя.

Кадр всегда начинается с байта флага "01111110" и 2-х проверочных байт (FCS), а заканчивается полем управления (1–2 байта), полем адреса (2 байта) и флагом (рис. 4.3). Флаги обеспечивают распознавание начала и конца кадра, что позволяет поддерживать цикловой синхронизм при передаче по D-каналу. Поле адреса содержит идентификаторы терминала (TEI) и точки доступа к услугам (SAPI).

 

Такой формат адресной информации позволяет маршрутизировать сигнальные данные и точно указать, какой логический объект сетевого уровня должен их обрабатывать [12].

Поле управления указывает тип передаваемого кадра. Это может быть сигнальная информация, управляющие кадры (команды и кадры ответа), административные директивы (ненумерованные кадры) или данные пользователя. Некоторые кадры DSS1 могут не содержать информационного поля, что отличает звено сигнализации системы DSS1 от аналогичного звена СС7.

Канальный уровень DSS1 называется также уровнем защитыD-канала, так как он обеспечивает защиту от ошибок сигнальной информации и пакетизированных данных, передаваемых в D-канале.

Для реализации данной функции в протоколе предусмотрена проверочная последовательность из 16 бит (FCS) и избыточные биты в адресное (EA, С/R) и управляющее поля. Анализ этих вспомогательных бит и контрольной суммы (по модулю два) кадра в целом позволяет устройствам приема судить о качестве передачи в D-канале.

Кроме того, наличие перечисленных вспомогательных бит делает возможным организацию обмена от TE к АТС с использованием алгоритмов передачи данных с решающей обратной связью (с подтверждением и/или повторной передачей ошибочных кадров). Ошибочно принятые в LT кадры, как правило, бракуются, а их номера сообщаются в ТЕ (NT) для повторной передачи этих кадров.

Кадры, сформированные на уровне звена данных, преобразуются на физическом уровне DSS1 в последовательность бит, размещаемых на соответствующих позициях D-канала в цикле передачи основного (BRI) или первичного (PRI) абонентских окончаний (см. рис. 3.3 и 3.8). На этом уровне осуществляется также передача и регистрация одиночных бит цикла передачи, а также тактовая синхронизация приемопередающих устройств (рис. 4.2). На физическом уровне DSS1 реализуются функции доступа к среде передачи, а при шинной конфигурации BRI – функции объединения потоков пользовательских данных от различных терминалов [5].

На физическом уровне S-интерфейс основного абонентского окончания подразумевает фазу активизации, при которой TE и NT обмениваются сигнальной информацией, отражающей переход оборудования из неактивного состояния в состояние готовности TE к передаче, собственно процесс передачи и возврат устройств в неактивное состояние. Для этого в протоколе DSS1 для BRI предусмотрены пять специальных сигналов "INFO", семантика и последовательность передачи которых иллюстрируются рисунком 4.4, где представлен случай инициализации передачи со стороны пользователя.

Начиная с передачи сообщения "INFO 0", до обеспечения активизации в тайм-слоте А-бита цикла BRI передается "0". Достижение синхронизма по циклу в ТЕ обусловливает передачу "INFO 3" и организацию собственно обмена данными по B- и D-каналам между ТЕ и сетью (А-бит циклов BRI обоих направлений соответствует "1").

Деактивизация ТЕ осуществляется после появления "0" на позиции А-бита в цикле BRI любого из направлений передачи и его подтверждения аналогичным символом во встречном сигнале [12].

В случае активизации ТЕ со стороны сети сигнал "INFO 1" не передается. Дальнейшая последовательность сигналов, начиная с сообщения "INFO 2", остается прежней.

Здесь следует отметить, что в ходе активизации BRI на физическом уровне DSS1 решается задача доступа оконечных устройств к ресурсу D-канала при шинной конфигурации BRI (см. п. 3.2).

 

Особенностями первичного абонентского окончания, с точки зрения сигнализации, являются:

поддержка только конфигурации "точка-точка";

отсутствие процедур активизации.

Это обусловлено тем, что интерфейс PRI является двухточечным и постоянно активным. Когда по сигнальному каналу не ведется передача информации, уровень звена данных DSS1 осуществляет формирование последовательности флагов (см. рис. 4.3), которые и передаются в тайм-слотах D-канала.

Таким образом, стек протоколов цифровой абонентской сигнализации DSS1 охватывает три уровня ЭМВОС и обеспечивает достоверную и надежную передачу сигнальных сообщений от абонентского терминала к АТС У-ЦСИС. Конкретный алгоритм функционирования системы абонентской сигнализации зависит от службы и услуг связи, предоставляемых пользователю У-ЦСИС.



4.3. Функционирование системы абонентской сигнализации в ходе обслуживания пользователей узкополосной ЦСИС

В У-ЦСИС принято различать три вида соединений, предоставляемых пользователям: с коммутацией каналов; коммутацией пакетов на базе B-канала; коммутацией пакетов на базе D-канала. Базовыми при этом считаются соединения с коммутацией каналов.

В ходе управления установлением и разрушением соединений задачей DSS1 является обеспечение обмена сигнальной информацией между функциями сетевого уровня, размещенными в оборудовании пользователя и АТС У-ЦСИС. Этот обмен организуется с использованием функций канального и физических уровней: в звене данных сигнальные сообщения составляют содержимое информационного поля кадра DSS1, а в циклах передачи BRI или PRI для переноса сигнальной информации предусмотрены соответствующие тайм-слоты.

Рисунком 4.5 иллюстрируются процедуры управления соединением с коммутацией каналов [5, 9, 12]. В качестве оконечного оборудования для примера выбраны ЦТА с функциями ЦСИС, обеспечивающие основной абонентский доступ к У-ЦСИС. При этом принято, что абонентские окончания обоих пользователей имеют конфигурацию "точка-точка".


Пользователь 1, сняв трубку, побуждает свой терминал к передаче по D-каналу сигнала SЕТUР (установить соединение). Это сообщение включает элементы, информирующие сеть о требуемых характеристиках средств доставки пользовательских данных. Как правило, сообщение SЕТUР включает следующие элементы [12]:

  • вид информации (в рассматриваемом примере – речь);
  • режим переноса (в данном случае – коммутация каналов);
  • скорость передачи (допустим, типовая – 64 кбит/с);
  • метка совместимости терминала (ЦТА).

Если сеть может поддержать запрошенное соединение, исходящая АТС посылает:

  • в сторону сети сигнальное сообщение IAM, которое содержит всю управляющую информацию из сообщения SЕТUР;
  • в сторону TE сообщение SETUP ACKNOWLEDGE, содержащее указание (подтверждение) на использование того или иного B-канала и запрос адресной информации вызываемого абонента. Прием SETUP ACKNOWLEDGE терминалом сопровождается формированием для абонента акустического сигнала "Ответ станции".

Далее пользователь, как правило, последовательно (overlap) вводит адресные характеристики вызываемого абонента, то есть набирает его номер. Эти данные системой сигнализации преобразуются в серию сообщений по D-каналу типа INFORMAION (информация). В сети эта информация в виде сообщений SAM используется для поиска соответствующей входящей АТС. При наличии в базе данных сети объекта с таким адресатом исходящая АТС сигнализирует терминалу о приеме адресной информации сообщением CALL PROCEEDING (продолжение обслуживания) и начинает устанавливать соединение через У-ЦСИС.

В современных терминалах У-ЦСИС существует возможность хранения адресной информации в запоминающем устройстве (ЗУ) и ее посылки цельным специализированным блоком (en-bloc) в составе сообщения SETUP. Такое устройство позволяет абоненту инициализировать связь нажатием адресной клавиши терминала.

В этом случае адрес вызываемого абонента передается от исходящей АТС к транзитной КС в составе сообщения IAM, которое теперь используется для поиска входящей АТС и ее извещения о характере организуемого соединения (см. рис. 4.5). В передаваемом далее от исходящего терминала сообщении INFORMAION могут содержаться сведения о требуемом пользователем ДВО. Эти сведения являются необязательными, но при их использовании исходящая АТС в сторону сети формирует сигнальное сообщение SAM. Возможность поддержания требуемого ДВО подтверждается входящей АТС сообщением INFO REG, после которого исходящая АТС обменивается с входящей сигналами управления, необходимыми для организации данного ДВО.

В сторону инициирующего терминала сообщение CALL PROCEEDING формируется аналогично рассмотренному ранее.

Входящая АТС, получив заявку на соединение, анализирует адресную информацию (IAM и SAM), наличие обслуживающих приборов и вид запрашиваемой услуги связи. В случае положительного решения по D-каналу в сторону вызываемого пользователя посылается сообщение SETUP с информацией о вызывающем абоненте, выбранном В-канале и типе совместимого абонентского терминала.

При отсутствии совместимости оконечного оборудования соединение не производится и от входящей АТС к исходящей АТС транслируется сообщение RELEASE (освободить) с указанием причины (несовместимость абонентского оборудования). Если терминалы совместимы, то к оконечному устройству вызываемого абонента передается сигнал "Посылка вызова", а в сторону АТС отправляется сообщение ALLERTING. На основе этой информации по сети передается сообщение ACM о готовности тракта АТС – АТС к обмену данными. Эта информация после приема исходящей АТС преобразуется в сообщение ALLERTING и далее для абонента – в акустический сигнал "Контроль посылки вызова".

Снятие трубки вызываемым абонентом сопровождается посылкой к оконечным АТС сообщения СОNNЕСТ (соединить), которое в сети передается в виде сообщения ANS, свидетельствует об организации диалога и прекращает посылку сигнала "Контроль посылки вызова" пользователю 1. Данное сообщение подтверждается каждой оконечной АТС сообщениями СОNNЕСТ ACKNOWLEDGE в сторону своих терминалов, после чего обеспечивается передача речи.

В любой момент времени независимо друг от друга устройства пользователей и сеть могут послать сообщение DISCONNECT (разъединить установленное соединение). Если инициатива разрушения соединения исходит от одного из устройств пользователя, то после передачи сообщения DISCONNECT (по сети – DC) и получения подтверждения в виде сообщения RELEASE (по сети –- RS) устройство пользователя отключается от общего канала сигнализации и выдает сообщение об этом RELEASE COMPLETE. Прием сообщения DISCONNECT на противоположном конце сопровождается посылкой пользователю акустического сигнала "Отбой" и подтверждается выдачей в сторону АТС сообщения RELEASE. Соответствующая АТС размыкает точку коммутации канала и отключается от D-канала, о чем извещает оконечное устройство пользователя 2 сообщением RELEASE COMPLETE.

В случае шинной конфигурации основного абонентского окончания алгоритм установления (разрушения) соединения включает процедуры, аналогичные рассмотренным выше. Различия заключаются в том, что на сообщение SETUP реагируют все подключенные к шине NT терминалы [5]. Обнаружение несовместимости оборудования позволяет большинству устройств игнорировать заявку на обслуживание. Все совместимые терминалы подтверждают получение сообщения SETUP, но получателем вызова считается устройство, первое сообщившее о готовности к соединению, а остальное оборудование возвращается в исходное состояние.

Подобным же образом реализуются процедуры управления соединением с коммутацией пакетов на базе B-канала. При этом исходящим TE является оконечное оборудование обмена данными, а роль входящего TE играет устройство коммутации пакетов (УКП) сети обмена данными соответствующего протокола.

Для передачи пакетов данных на базе B-канала сначала устанавливается типовое соединение (рис. 4.5) в режиме коммутации каналов между исходящим ООД (терминал 1) и УКП (терминал 2). Это соединение осуществляется после передачи по D-каналу сообщения SETUP, содержащего en-bloc адрес УКП. При этом последовательно выполняются процедуры, представленные на рисунке 4.5.

Далее через это установленное соединение (сформированный цифровой тракт передачи на скорости 64 кбит/с) на основе процедур канального и физического уровней реализуется стандартный протокол коммутации пакетов (например, Х.25). Таким образом, устанавливаемое в режиме коммутации каналов соединение У-ЦСИС за счет управления по D-каналу становится прозрачным по отношению к протоколам, применяемым в сетях пакетной передачи данных [5].

При  организации  передачи  информационных  пакетов  на  базе D-канала процесс установления соединения принципиально отличается от рассмотренного ранее. Он включает следующие процедуры:

управление соединением производится по тому же D-каналу, что и передача информации (кадры с сигнальной информацией отличаются от кадров с данными пользователя меткой в адресном поле SAPI);

режим переноса (функции сетевого уровня) определяется протоколом сети пакетной передачи данных, как правило, X.25. Следовательно, на первом этапе устанавливается виртуальное соединение вызывающего и вызываемого терминалов;

на базе D-канала реализуются только функции канального и физического уровней DSS1;

передача кадров, в информационных полях которых транспортируются пакетизированные данные пользователя, осуществляется только в режиме с подтверждением приема (квитированием).

Данные обстоятельства определили невысокую скорость передачи пакетов по D-каналу, которая обычно не превышает 9,6 кбит/с [8]. Однако сама возможность использования вспомогательного канала для передачи информации пользователя является преимуществом протоколов абонентской сигнализации DSS1 над протоколами системы сигнализации СС7 [10].

Исследования алгоритмов установления (разрушения) соединений в У-ЦСИС позволили выделить еще одно преимущество системы абонентской сигнализации DSS1. Даже при установлении соединений по обоим B-каналам можно использовать имеющийся ресурс вспомогательного канала D для передачи дополнительных сигнальных сообщений (например, о характеристиках заявок, имеющихся в очереди на обслуживание, совместимости терминалов в этом соединении и т. д.). Для этого абонентская установка пользователя должна иметь возможность наряду с данными основных каналов обрабатывать информацию, переданную во вспомогательных каналах. К сожалению, такие возможности в настоящее время имеются только у специализированных терминалов У-ЦСИС.



4.4. Адресация и маршрутизация в узкополосной ЦСИС

Эффективность используемой системы сигнализации можно оценить по достижимому на ее основе качеству управления трафиком (нагрузкой пользователей), осуществляемого в У-ЦСИС в режиме реального времени с целью обеспечения наиболее полного использования ресурсов сети [17].

Основными задачами системы сигнализации У-ЦСИС при управлении трафиком являются [11]:

  • маршрутизация потоков пользовательских данных;
  • защита сети от перегрузки (ограничение входящей нагрузки);
  • формирование сигналов об отказах элементов сети;
  • формирование отчетов о статистике функционирования сети.

Для организации управления трафиком в У-ЦСИС используется общесетевая система адресации, которой установлен порядок именования (нумерации) отправителей и получателей информации. Принципы нумерации в У-ЦСИС были сформулированы в рекомендациях МСЭ I.330–I.335.

В основу общесетевой системы адресации У-ЦСИС (плана нумерации точек доступа пользователей к услугам сети) положены система адресации и план нумерации, принятые в СТфОП (Рекомендация МСЭ Е.163), в которых для идентификации вызываемого абонента используется 15-значный номер вида [5]: 8-10-de-АВС-ab-´-´´-´´, где 8 – выход на АМТС; 10 – индекс выхода на международную телефонную сеть, d – номер "телефонного континента", который может быть любой цифрой от 1 до 9; е – номер страны в списке телефонного континента; АВС – номер зоны; ab – номер стотысячной группы на городской телефонной станции; ´-´´-´´ (5 знаков) – номер абонента в местной сети.

В отличие от СТфОП, к У-ЦСИС предъявляется требование интеграции широкого круга услуг, в том числе услуг специализированных сетей связи (сетей передачи данных, локально-вычислительных сетей и др.). Кроме того, в абонентской установке У-ЦСИС может насчитываться до восьми оконечных устройств разного типа. Поэтому уже в Рекомендации МСЭ Е.164 было предложено систему нумерации интегрированных сетей связи строить таким образом, чтобы номер вызываемого абонента отражал не только адрес абонентской установки пользователя, но и включал дополнительную информацию, определяющую точку (порт) или отдельное устройство в составе оконечного оборудования. В отличие от системы адресации стандарта Е.163, предусматривавшего 15-значный идентификатор точки до-ступа пользователя, система адресации У-ЦСИС (Е.164, I.330–I.335) разрешает использование в номере до 55 десятичных цифр. При этом в структуре номера У-ЦСИС можно выделить два следующих основных адресных поля (рис. 4.6) [12]:

  • поле адреса (поле номера абонентской установки);
  • поле субадреса.

Номер абонентской установки указывает стандартизованную точку Т (рис. 2.4) абонентского окончания, в которой осуществлено подключение оконечного оборудования пользователя к У-ЦСИС. Такой номер состоит из 15 десятичных цифр и включает код страны, код сети и код местной сети. Как видно, структура номера абонента соответствует международному номеру абонента СТфОП. Организуя связь между абонентами, транзитные и оконечные КС У-ЦСИС по адресу абонента, указанного в сигнальном сообщении, определяют путь передачи данных, т. е. их маршрут по сети [13].

В зависимости от конкретной реализации абонентского окончания (см. рис. 3.9) этим номером может обозначаться одиночный терминал, группа абонентских устройств или УАТС.

Субадрес У-ЦСИС служит для уточнения адресации, например, в случае шинной конфигурации абонентской установки, выбранной с помощью номера абонента У-ЦСИС. В субадресе имеется информация о номере конкретного абонентского терминала (отдельного порта интегрированного абонентского устройства), подключенного к стандартизованной точке S (рис. 2.4). Длина субадреса ограничена 32 десятичными цифрами.

 

В связи с тем, что эта дополнительная адресная информация необходима только на уровне абонентского доступа, субадрес по каналам системы сигнализации передается "прозрачно" от исходящей до входящей АТС, т. е. без обработки в транзитных КС. Таким образом, субадрес при выборе маршрута пользовательских данных по сети не используется.

Здесь следует заметить, что в оптимальной (квазиоптимальной) транспортной составляющей У-ЦСИС имеется, как правило, несколько возможных путей соединения исходящей и входящей оконечных КС. Функция выбора пути для устанавливаемого соединения реализуется системой управления У-ЦСИС на основе алгоритмов маршрутизации, обеспечивающих распределение пользовательских данных транзитными КС.

Алгоритмом маршрутизации [15] называется правило назначения выходной соединительной линии (линии передачи) КС на основе адресной информации и данных, отражающих либо состояние данной КС, либо ситуацию в У-ЦСИС в целом. С точки зрения ЭМВОС, алгоритмы маршрутизации обеспечивают:

  • на физическом и канальном уровнях – согласование скорости передачи данных с пропускной способностью каналов (линий) передачи и скоростью приема;
  • на сетевом и транспортном уровнях – согласование величины обслуживаемой нагрузки с пропускной способностью У-ЦСИС.

В У-ЦСИС используются фиксированные алгоритмы маршрутизации. Выбор направления передачи в КС осуществляется по таблицам маршрутизации, в которых хранятся маршруты кратчайших путей от этой КС к адресатам [5].

В некоторых отечественных У-ЦСИС маршрутизация строится на основе закрепления в маршрутной таблице единого пути передачи данных между каждой конкретной парой абонентов. Такой способ называется однонаправленной маршрутизацией. Его недостаток – неустойчивость к отказам (перегрузкам) линий передачи и транзитных КС. Для повышения устойчивости связи в таблицах маршрутизации, как правило, указывается несколько возможных путей передачи информации и вводится правило выбора оптимального. Такой способ называется многонаправленной маршрутизацией и является наиболее целесообразным в современных сетях связи РФ [13].

Дополнительное усовершенствование алгоритмов маршрутизации достигается посредством адаптации процесса выбора маршрута к ситуации в сети в целом. Для этого используется сетевая система сигнализации (как правило, СС7), передающая от КС к КС информацию об адресе источника соединения и сигналы опознавания служб, что позволяет выбрать наиболее эффективный путь для трафика, особенно в случае перегрузки отдельных участков У-ЦСИС. В частности, уже на исходящей АТС соответствующими сигнальными сообщениями можно ограничить обмен с перегруженной АТС назначения (в крайнем случае – дать приоритеты определенным службам или пользователям).

Таким образом, рассмотренные система адресации и алгоритмы маршрутизации в У-ЦСИС во многом определяют организацию процессов передачи пользовательских данных и являются частью протоколов канального, сетевого и транспортного уровней ЭМВОС. При этом использование современной системы сетевой сигнализации позволяет существенно повысить эффективность использования ресурса пропускной способности линий передачи и качество защиты КС от перегрузок.



5. Построение и функционирование типовых устройств абонентского окончания узкополосной ЦСИС

В соответствии с действующим законодательством на территории РФ разрешается использовать только средства связи и услуги, сертифицированные в установленном порядке [17]. Если речь идет об интеграции услуг и устройств связи, то в первую очередь при этом имеется в виду оборудование У-ЦСИС, сертифицированное в РФ.

Исходя из представленной в разделе 1 концепции, видно, что сама идея У-ЦСИС является попыткой стандартизировать не только услуги связи или подходы к их интеграции, но и конкретные интегрированные средства связи (в том числе способы реализации интерфейса "пользователь-сеть"), а также комплекс сетевых и межсетевых протоколов [7, 10]. Идеологически такая стандартизация гарантирует высокий уровень совместимости устройств У-ЦСИС в международном масштабе. Поэтому принципы построения и функционирования типовых устройств абонентского окончания У-ЦСИС рассматриваются далее на примере оборудования, стандартизованного МСЭ и сертифицированного в РФ.



5.1. Принципы построения и функционирования оконечных устройств узкополосной ЦСИС

Как указывалось ранее, имеется два типа терминалов У-ЦСИС: специализированные терминалы У-ЦСИС (TE1) и терминалы, разрабатывавшиеся не для У-ЦСИС (TE2). Терминалы ТЕ1 подключаются к сетевому окончанию У-ЦСИС через S-интерфейс. Терминалы ТЕ2 подключают к сети У-ЦСИС через терминальный адаптер (преобразователь R-интерфейса в S-интерфейс).

Абонентский терминал (TE1 или TE2+ТА) предназначен для предоставления пользователю конкретной услуги связи, полностью соответствующей спецификации МСЭ. Для этого по схеме основного доступа используются два основных (2´64 кбит/с) и один вспомогательный канал (16 кбит/с). При необходимости предоставления пользователю широкого комплекса услуг связи на основе того же ресурса пропускной способности (2В D16 = 144 кбит/с) формируется абонентская установка, объединяющая до восьми различных оконечных устройств. К настоящему времени разработаны терминалы, реализующие первичный доступ к У-ЦСИС (30В D64 1984 кбит/с).

К типовым оконечным устройством TE1 можно отнести телефонный терминал У-ЦСИС, предназначенный для обеспечения пользователя телефонной связью по схеме основного абонентского доступа. Структурная схема телефонного терминала У-ЦСИС представлена на рисунке 5.1. На схеме можно выделить следующие основные узлы:

1. Цифровой телефонный аппарат (ЦТА).

2. Устройство сопряжения с линией (УСЛ).

3. Устройство управления и технического обслуживания терминала (общее для всего TE1).

4. Устройства питания (общие для всего TE1).

В У-ЦСИС ограниченного пользования в состав телефонного терминала может вводиться устройство автоматического засекречивания данных (УАЗ).

ЦТА реализует в составе терминала У-ЦСИС свои типовые задачи. К основным из них можно отнести следующие [5, 7, 10, 16]:

  • преобразование принимаемого от абонента звукового сигнала в электрический, его аналого-цифровое преобразование;
  • прием от УСЛ потока цифровых речевых сигналов и его преобразование в аналоговый и далее в звуковой сигнал;
  • введение адресной информации о вызываемом абоненте и ее передача в УУ;
  • формирование тональных сигналов, информирующих пользователя о ходе процесса установления (разрушения) соединения.

В состав ЦТА, как правило, входят микротелефонная трубка (МТ) и рычажный переключатель (РП), аналого-цифровой (АЦП) и цифроаналоговый (ЦАП) преобразователи, устройство набора номера (НН) и генератор тональных сигналов (ГТС).

Устройство управления и технического обслуживания (УУ) предназначено для выбора режима функционирования TE1, приема и исполнения сигналов управления и взаимодействия (СУВ), формирования и передачи отчетов на них, обеспечения цикловой синхронизации процессов передачи и приема данных. В состав УУ могут входить средства коммутации режимов, процессор, устройства памяти и шина данных.

Кроме того, в УУ может формироваться канал контроля (Сontrol, С-канал) [16], обеспечивающий передачу информации о режиме работы и состоянии устройств абонентского окончания между TE, NT и АТС. В соответствии с рассмотренными способами организации основного абонентского доступа С-канал может занимать ресурс до 48 кбит/с (2В D16 С = 2×64 + 16 + 48 = 192 кбит/с).

Устройство автоматического засекречивания TE предназначается для автоматического засекречивания цифрового сигнала по закону вводимого абонентом ключа.

Устройство сопряжения с линией в большинстве реализаций TE строится на базе типовых схем кодеков передачи данных [15] и предназначается для выполнения следующих функциональных задач:

  • прием от ЦТА речевых сигналов в виде ОЦК, формирование цикла передачи в виде 2B D16 C (в режиме низкоскоростной коммутации пакетов D16 С), его линейное кодирование и передача в NT;
  • прием от NT потока 2B D16 C (пакетов в D-канале), преобразование их в цифровые речевые сигналы и их передача в ЦТА;
  • прием от NT и анализ сигнальных сообщений по D-каналу, их передача в виде СУВ на УУ для исполнения;
  • прием отчетов по СУВ, формирование соответствующих сигнальных сообщений и их передача по D каналу в NT;
  • синхронизация процессов передачи и приема данных;
  • реализация протоколов активизации/деактивизации TE.

В состав УСЛ входят мультиплексор (М) и демультиплексор (ДМ), кодер (КК) и декодер (ДК) канала, согласующие устройства (СУ) передачи и приема, выделитель тактовой частоты (ВТЧ).

При конфигурации "точка-точка" основного абонентского окончания мультиплексор УСЛ формирует типовой цикл направления передачи TE®NT (рис. 3.3). При этом под информацию пользователя может предоставляться только один из В-каналов. Данные сформированного C-канала определяют состояние бит A и E (активизации/деактивизации и эхо-D-канала), а также резервных бит S1 и S2. Демультиплексор осуществляет обратное преобразование цифрового потока, то есть реализует выделение из цифрового потока пользовательских данных (ОЦК), канала сигнализации (D) и канала контроля (C). В связи с вышеизложенным, УСЛ, обеспечивающее согласование ЦТА с NT, называют устройством S-интерфейса [12].

Устройства питания предназначены для обеспечения узлов абонентского терминала электропитанием от местной сети, аккумуляторов или от центральной батареи (ЦБ). Как правило, терминал У-ЦСИС питается от местной электросети, а режим ЦБ используется в качестве аварийного [5].

Для построения ТЕ1 может применяться различная компонентная база. Один из вариантов реализации терминала У-ЦСИС незасекреченной телефонной связи представлен в виде функциональной схемы на рисунке 5.2.

Основной особенностью данного терминала является наличие в нем различных типов АЦП (ЦАП), что обеспечивает возможность функционирования данного ТЕ1 совместно с различными видами существующего оконечного телефонного оборудования [16].

Станционная сторона терминала предназначена для подключения микротелефонной гарнитуры или устройства громкоговорящей связи (ГГС). Линейная сторона устройства обеспечивает абонентский доступ к У-ЦСИС по S-интерфейсу. В схеме можно выделить тракт передачи, тракт приема и обеспечивающие системы.

В тракте передачи речевой сигнал от микрофона МТ поступает на один из АЦП (при типовом функционировании на кодер ИКМ). Полученный цифровой речевой сигнал (один ОЦК) побайтно объединяется в мультиплексоре с двумя битами D-канала, сформированными в УУ в соответствии с адресной информацией (вводимой с НН) и выбранной службой переноса.

В режиме коммутации каналов на выходе мультиплексора образуется цикл передачи, как показано на рисунке 3.3. Так как данные канала контроля формируются в УУ только после установления циклового синхронизма в выбранном режиме работы терминала, тайм-слоты С-канала заполняются соответствующими символами в согласующем устройстве передачи. В рассматриваемой схеме ТЕ1 под С-канал используется ресурс в 16 кбит/с (по 4 бита в каждом цикле передачи в 250 мс), следовательно, занимаемый TE1 ресурс пропускной способности в данном режиме составляет В D16 + C16 = 96 кбит/с. Неиспользованный ресурс BRI (второй В-канал) может быть предоставлен другим терминалам абонентской установки этого пользователя.

В режиме коммутации пакетов (например при использовании низкоскоростного вакодерного АЦП на скоростях 2,4 или 4,8 кбит/с) данные пользователя передаются в устройство формирования пакетов (УФП), где заполняют информационные поля кадров D-канала (см. рис. 4.3). В данном режиме тайм-слоты В-канала не используются (занимаемый ресурс D16 C16 = 32 кбит/с).

Кодер AMI и линейный усилитель передачи (ЛУС прд) составляют активное линейное окончание абонентского устройства. Линейное кодирование и усиление цифрового сигнала позволяет передавать данные по типовой 4-проводной линии на расстояние до 10 м.

Линейное окончание тракта приема также содержит усилитель (ЛУС прм). Декодер преобразует линейный сигнал AMI в униполярный внутристанционный. В согласующем устройстве приема осуществляется анализ тайм-слотов C-канала. Если синхронизм обеспечен, а запрашиваемый режим является разрешенным, пользовательские данные в демультиплексоре отделяются от сигнальной информации и поступают в соответствующий ЦАП. Далее в телефоне МТ аналоговый электрический сигнал преобразуется в акустическую волну и предоставляется пользователю.

Если терминал используется в режиме коммутации пакетов, то пользовательские данные выделяются из информационного поля кадра D-канала в устройстве анализа пакетов (УАП).

Выбор типа аналогово-цифрового преобразования осуществляется УУ в зависимости от запрашиваемых пользователем услуг связи. Режим АЦП/ЦАП устанавливается аналоговыми и цифровыми коммутаторами (Комм.) приема и передачи по командам от микропроцессора, являющимся ядром УУ.

Роль исполнительных устройств УУ играют регистры управления и состояния. Регистр состояния анализирует поток данных, принимаемых от NT, выделяет технологическую информацию и, в зависимости от идентифицируемого состояния связи, реализует тот или иной алгоритм. Так, например, если инициатором соединения являлась сеть, то на первом этапе по командам регистра состояния в терминале реализуется протокол активизации/деактивизации. Далее обеспечивается тактовый, а затем и цикловой синхронизм между терминалом и сетевым окончанием. Только при этих условиях состояние связи трактуется как активное, о чем сигнализирует в текстовом режиме жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). Контролируя установление (разрушение) соединения, регистр состояния управляет ГТС, с тем чтобы пользователь слышал в телефоне МТ привычные акустические сигналы ("Ответ станции", "КПВ", "Занято" и др.).

Кроме того, регистр состояния обеспечивает дистанционное управление TE. Так, оператор АТС может проверить абонентскую линию и сетевое окончание по шлейфу через УСЛ, а пользователь прослушать сообщения, оставленные на автоответчике своей абонентской установки с внешнего телефона по кодовому слову, набираемому в субадресе У-ЦСИС.

Регистр управления обеспечивает формирование отчетов о выполнении команд, полученных TE от NT или АТС. В зависимости от характера этих команд, информация об их выполнении может передаваться либо по D-каналу (квитанции о прохождении СУВ и отчеты об их исполнении), либо по С-каналу (результаты диагностики TE, состояние синхронизации направлений передачи, активность TE).

Последовательность выполнения алгоритмов в УУ (и в оконечном устройстве в целом) устанавливается микропроцессором на основе программного обеспечения, хранящегося в ЗУ.

Номеронабиратель ТЕ может использоваться не только как устройство ввода адресной информации. Современный НН тастатурного типа позволяет пользователю иметь доступ к дополнительным видам обслуживания АТС. Кроме того, при помощи такого НН пользователь может набирать текстовые сообщения, передаваемые, как правило, методами пакетной передачи [15].

Конструктивно рассматриваемый терминал выполнен в виде устройства с набором стандартизованных печатных плат. Причем такие функциональные модули терминала, как ЦТА (исключая НН), УУ и УСЛ (исключая ЖКИ), могут быть реализованы в виде общей интегральной микросхемы (например, MT9092 или MT9094 фирмыMitel Semiconductor) [16].

К аналоговому входу ТЕ может подключаться устройство ГГС или другая МТ. Импульсный вход обеспечивает подключение другого цифрового ТЕ или дополнительного устройства (например устройства автоматического засекречивания, автоответчика или др.) по стыку C1-И. В этом смысле рассмотренный терминал может играть роль терминального адаптера для оконечного устройства, имеющего выходной стык C1-И. При работе абонентского терминала с подключенным к его импульсному входу ТЕ2 информацией пользователя могут быть заняты оба В-канала (ресурс 2B D16 C16 = 160 кбит/с). Кроме того, возможен режим работы, при котором ТЕ1 применяется как оконечное устройство передачи пакетов, а один из B-каналов занимается информацией от ТЕ2 (ресурс 2B D16 C16 = 96 кбит/с).

Таким образом, рассмотренный абонентский терминал является интегральным устройством, в котором на основе современных технологий обеспечен доступ к У-ЦСИС с использованием стандартизованного набора скоростей передачи.

Используемые сегодня ТЕ1 могут различаться как по своим техническим возможностям, так и по конструктивному исполнению. Однако обязательным условием является обеспечение на их выходе S-интерфейса. При невыполнении данного условия терминал относят к типу ТЕ2, а для его подключения к У-ЦСИС используется соответствующий терминальный адаптер.



5.2. Особенности построения и функционирования основных типов терминальных адаптеров узкополосной ЦСИС

Концепцией У-ЦСИС предусматривается возможность использования в абонентской установке широкой номенклатуры оконечных устройств, в том числе оконечного оборудования, разрабатывавшегося не для У-ЦСИС (TE2).

В настоящее время существует два основных решения задачи подключения к У-ЦСИС терминалов типа TE2: интегрированное и посредством сетевого перехода (рис. 5.3) [5]. Эти два решения различаются, главным образом, размещением функций коммутации оконечных устройств типа ТЕ2, подключенных к У-ЦСИС, а, следовательно, функциональным предназначением терминальных адаптеров.

 

При интегрированном решении функции коммутации данных, генерируемых терминалом типа ТЕ2 (например устройство стандарта X.21), реализуются собственно У-ЦСИС (рис. 5.3, а).

Если в рамках интегрированного решения пользователю представлена служба с коммутацией каналов, то на ТА возлагаются следующие функции [12]:

  • сопряжение физических стыков;
  • преобразование абонентской сигнализации;
  • согласование скоростей (дополнение до 64 кбит/с) ;
  • согласование способа синхронизации.

При использовании службы с коммутацией пакетов на ТА возлагается дополнительная функция фиксации и координирования моментов начала и окончания передачи пакетов данных.

Преобразование сигнализации ТЕ2 в абонентскую сигнализацию У-ЦСИС позволяет реализовать соединение терминала с пунктом назначения (объектом У-ЦСИС или аналогичным терминалом ТЕ2) по принципам, принятым в У-ЦСИС. Установление (разрушение) соединения при интегрированном решении реализуется по алгоритму, рассмотренному на рисунке 4.5, где вместо ТЕ1 участвует ТЕ2+ТА. При этом сигналы управления и взаимодействия У-ЦСИС формируются в ТА в соответствии с семантикой сигнальных сообщений ТЕ2.

Рассмотренное установление соединения в рамках интегрированного решения обозначается как соединение с однофазным поиском, так как идентификация адресата осуществляется один раз и этот адресат однозначно соответствует получателю данных [5].

Решение на основе сетевых переходов применяется только для службы коммутации пакетов (например, для устройств стандарта X.25). При этом У-ЦСИС обеспечивает прозрачную передачу пользовательской информации от терминала ТЕ2 в соответствующую сеть передачи данных (СПД). В этом случае тракт от ТА через У-ЦСИС до устройства коммутации пакетов является средой переноса. Здесь ТА решает задачу соединения ТЕ2 с устройством перехода (шлюзом, мостом и др.) в СПД через В-канал на скорости 64 кбит/с (рис. 5.3, б). По этой причине данный метод сопряжения ТЕ2 с У-ЦСИС в отечественной литературе обозначается как метод "терминал-порт" [5].

В отличие от интегрированного решения, сетевой переход обеспечивает обслуживание внутреннего трафика ТЕ2 только через СПД. Это связано с тем, что при таком решении ТЕ2 подключаются к У-ЦСИС чисто физически, однако логически они продолжают отображаться как пользователь СПД.

В случае решения с сетевым переходом сигнализация сети передачи данных не преобразуется в сигнализацию У-ЦСИС. Вместо этого процесс построения и разрушения соединения выполняется в два этапа (двухфазный поиск). Абонентская сигнализация У-ЦСИС и межстанционная сигнализация между КС У-ЦСИС (внеканально) на основе адреса У-ЦСИС формирует тракт передачи между ТА и портом СПД. По окончании этого процесса посредством сигнализации СПД обеспечивается идентификация адреса собственно получателя данных. Этот процесс реализуется внутриканально непосредственно между ТЕ2 и станцией коммутации СПД.

Таким образом, в рамках решения на основе сетевых переходов на ТА возлагаются следующие функции:

  • сопряжение физических стыков;
  • согласование функционирования сигнализации У-ЦСИС и сигнализации СПД;
  • согласование моментов установления (разрушения) соединения через У-ЦСИС (фиксации и координирования моментов начала и окончания передачи пакетов данных).

В соответствии с рассмотренными подходами к решению задач подключения ТЕ2 к У-ЦСИС реализуются конкретные виды устройств сопряжения. Для примера рассмотрим варианты построения и функционирования ТА для подключения ПЭВМ к У-ЦСИС.

На рисунке 5.4 представлена функциональная схема терминального адаптера для подключения ПЭВМ к сети по стыку RS 232. На схеме выделены следующие основные устройства [16]:

  • устройство интерфейса R;
  • устройство интерфейса S;
  • устройство управления;
  • устройство питания.

В схеме можно выделить станционную и линейную стороны, тракты передачи и приема, обеспечивающие устройства. Из анализа схемы следует, что устройство S-интерфейса и устройство управления ТА строятся на тех же принципах, что и аналогичные устройства телефонного терминала У-ЦСИС (см. рис. 5.2).

Рис. 5.4. Функциональная схема терминального адаптера для интегрированного подключения ПЭВМ к У-ЦСИС

Отличия УУ обусловлены назначением ТА, что отражается в необходимости использования специализированного программного обеспечения. Кроме того, в УУ возможно наличие дополнительного ЗУ для обеспечения отложенной передачи данных при текущей занятости ресурса пропускной способности абонентского окончания. Микропроцессор и указанные ЗУ вместе образуют блок управления, являющийся ядром УУ ТА.

Конструкция устройства питания определяется вариантом реализации ТА. Если устройство сопряжения представляет собой типовую плату для ПЭВМ (что имеет место на практике), то собственное устройство питания ТА может отсутствовать [5].

Устройство R-интерфейса рассматриваемого ТА предназначено для организации физического стыка с RS 232, приема сигнализации от ПЭВМ и ее преобразования в примитивные сигнальные сообщения, а также выделения моментов начала и окончания передачи данных и расстановки соответствующих временных меток относительно тактовой частоты абонентского окончания У-ЦСИС. Для выполнения этих функций устройство R-интерфейса включает устройства согласования данных (УСД), устройства сопряжения сигнализации (УСС), выделитель сигналов синхронизации (ВСС).

Поток данных, принимаемых от ПЭВМ, в УСД согласуется с байтовой структурой цикла и скоростью передачи В-канала. Для этого используются метки начала и окончания передачи данных, формируемых ВСС относительно тактовой частоты, выделенной ВТЧ из цифрового потока, принимаемого ТА от NT. На основе УСС происходит преобразование примитивов сигнализации ПЭВМ в кадры абонентской сигнализации У-ЦСИС. Таблица соответствия сигнальных сообщений ПЭВМ и У-ЦСИС хранится в ЗУ блока управления ТА [5].

Таким образом, на выходе терминального адаптера будет сформирован стык, соответствующий типовой точке S. На противоположном конце у вызываемого абонента в аналогичном устройстве сопряжения будут реализованы обратные преобразования пользовательской информации и сигнализации.

При наличии в ПЭВМ платы передачи данных в сетях IP/TCP для подключения к У-ЦСИС может использоваться подход на основе сетевого перехода У-ЦСИС®IP. Функциональная схема такого устройства сопряжения представлена на рисунке 5.5.

В этом случае ТА, с точки зрения интегрированной сети, будет устройством окончания цифрового тракта 64 кбит/с. Состав такого устройства сопряжения останется подобным рассмотренному ранее, однако устройство R-интерфейса будет иметь ряд отличий.

Особенности терминального адаптера, представленного на рисунке 5.5, обусловлены тем, что организация сетевого перехода невозможна без согласования по сигнализации моментов начала и окончания сеансов передачи. В дальнейшем системы сигнализации У-ЦСИС и IP функционируют фактически автономно [15].

Основными элементами устройства R-интерфейса являются устройства анализа пакетов (УАП), которые выделяют адресную информацию и формируют сигнал начала (окончания) сеанса передачи в УУ, по которому реализуется типовое установление (разрушение) соединения по У-ЦСИС (см. рис. 4.5). По установленному соединению производится передача пакетов с внутриканальной сигнализацией IP. При этом в УАП производится согласование потока пакетов с тактовой частотой абонентского окончания У-ЦСИС.

Конструктивно данное устройство выполняется, как правило, в виде платы в составе сетевого окончания У-ЦСИС. По аналогичным принципам могут строиться адаптеры для многих других оконечных устройств передачи пакетизированных данных [5].



5.3. Особенности построения и функционирования сетевого окончания узкополосной ЦСИС

Основное назначение блока сетевого окончания (NT) – обеспечить функционирование 4-проводной абонентской установки по 2-проводной АЛ. При этом NT взаимодействует:

  • через S-интерфейс – с абонентской установкой;
  • через U-интерфейс – с линейным окончанием LT АТС.

Структурная схема сетевого окончания У-ЦСИС представлена на рисунке 5.6.

 

Устройство S-интерфейса предназначено для организации взаимодействия сетевого окончания с абонентской установкой. Устройство U-интерфейса обеспечивает согласования характеристик сигналов с характеристиками используемой АЛ.

В NT осуществляется выделение сигнальных сообщений из канала С о состоянии TE и введение данных в этот канал для передачи информации о техническом состоянии абонентского окончания в АТС. Синхронизация блоков сетевого окончания реализуется на основе тактовой частоты, выделенной из принимаемого от АТС цифрового сигнала.

NT получает питание, как правило, от местного источника переменного тока, однако некоторые устройства имеют встроенные аккумуляторы, чтобы связь не прерывалась во время сбоев питания. В чрезвычайных обстоятельствах NT может получать питание ЦБ.

Устройство управления NT контролирует ход передачи и приема цифровых данных, анализирует качество синхронизации и электропитания, определяет режим функционирования сетевого окончания (обмен данными или диагностика) [12].

При шинной конфигурации основного абонентского окончания сетевое окончание представляет собой совокупность двух устройств – NT1 и NT2. Причем последнее представляет собой окончание пассивной шины (совокупность балансных и нагрузочных сопротивлений) и отдельных логических функций не выполняет.

Конкретные реализации сетевого окончания различаются по применяемому способу разделения встречных направлений передачи в АЛ. Для примера рассмотрим функциональную схему сетевого окончания основного абонентского доступа, разработанного фирмой Mitel Semiconductor [16] и широко используемого в отечественных У-ЦСИС (рис. 5.7). Из функциональной схемы видно, что в рассматриваемом NT реализовано разделение направлений передачи с использованием дифференциальной системы с эхокомпенсацией. В представленном сетевом окончании можно выделить тракт передачи, тракт приема, дифференциальную систему, выходной линейный трансформатор и обеспечивающие системы. Схема NT имеет станционную и линейную стороны. Станционная сторона взаимодействует с абонентской установкой и объединяет тракт передачи и тракт приема S-интерфейса.

 

В каждом тракте обслуживается два информационных канала по 64 кбит/с (B), один канал сигнализации 16 кбит/с (D) и канал управления 48 кбит/с (С), что соответствует S-интерфейсу BRI. Следовательно, станционная сторона NT обслуживает ресурс пропускной способности BRI в 2B D16 C48 = 2 × 64 + 16 + 48 = 192 кбит/с.

Тракт передачи NT включает СУ (в составе которого усилитель и кодер AMI), скремблер, кодер 2B1Q, фильтр и усилитель передачи. Поступающий в коде АМI цифровой сигнал 2B D16 C48 в СУ передачи преобразуется в униполярный сигнал, из которого удаляются биты компенсации постоянной составляющей тока (биты L).

Регистром управления из потока данных анализируются сигналы взаимодействия и управления. Канал C48 преобразуется в С16, так как к АТС передаются только синхропосылки и управляющие сигналы, несущие информацию о статусе синхронизации и режиме функционирования абонентского окончания (работа или диагностика). Таким образом, на вход скремблера поступает цифровой поток со скоростью 2B D16 C16 = 2 × 64 + 16 +16 = 160 кбит/с.

Если синхронизация в направлении NT®LT установлена, а режим NT соответствует передаче данных, последовательность бит подвергается скремблированию (в рассматриваемой схеме в соответствии с полиномом 1 + x18 x23). Далее реализуется кодирование сигнала кодом 2B1Q (см. рис. 3.6), что способствует снижению скорости передачи до 80 кбит/с.

Фильтр передачи с конечным импульсным откликом ограничивает полосу сигнала АИМ, что упрощает согласование его характеристик с параметрами АЛ. Линейный усилитель передачи имеет дифференциальный выходной каскад, с которого сигнал через пассивную дифференциальную систему и линейный импульсный трансформатор (Лин. Трф) поступает в АЛ со скоростью 80 кбит/с.

Тракт приема NT объединяет декодер, цифровой фильтр (ЦФ), сумматор-формирователь, дескремблер и СУ приема (включающее усилитель и декодер AMI). Сигнал с АЛ, представляющий собой аддитивную сумму переданного (NT®LT) и принимаемого (LT®NT) сигналов, через линейный трансформатор и дифсистему поступает в декодер, где преобразуется в сигнал частотно-импульсной модуляции (ЧИМ). Этот сигнал подвергается обработке цифровым фильтром, реализованным на основе сигнального процессора (Digital Signal Processor, DSP), и переносу в основную полосу частот (80 кГц).

В блоке эхокомпенсации оценивается вероятная величина эха, для чего используется сигнал из тракта передачи NT и априорно известная импульсная характеристика АЛ. Путем суммирования (по модулю 2) совокупного сигнала с сигналом с выхода блока эхокомпенсации на входе дескремблера формируется импульсная последовательность, содержащая только данные соответствующего направления передачи (LT®NT) в форме 2B D16 C16. Согласующее устройство приема преобразует сигнал внутристанционного стыка в код АМI. В цикл включаются S- и L-биты, бит эхо-D-канала. Далее цифровой поток 2B D16 C48 = 192 кбит/с передается к абонентскому терминалу.

Регистр состояния все время проверяет качество эхокомпенсации по правильности восстановления символов канала С. Качество синхронизации контролируется и при необходимости поддерживается системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Незначительное снижении качества компенсации эха, как правило, обусловливается отличиями фактической импульсной характеристики АЛ от той, что хранится в памяти блока эхокомпенсации. Для устранения этой погрешности в схеме предусмотрен блок компенсации джиттера.

Дифференциальная система представляет собой схему перехода от 4-проводной к 2-проводной схеме абонентского окончания. Конструкция линейного импульсного трансформатора с малой индуктивностью обеспечивает прохождение не только переменных напряжений информационного сигнала, но и позволяет организовать при необходимости аварийное питание схемы NT постоянным током напряжением до 1,2 В.

Блок управления обеспечивает:

  • взаимодействие с оконечным оборудованием и LT по каналу состояния и управления (каналу С);
  • местное перезакрепление информационных каналов (каналов B);
  • реализацию алгоритмов активизации/деактивизации NT по команде от LT;
  • перевод NT в режим диагностики (организации шлейфов) по команде от LT (см. рис. 4.1);
  • местный и дистанционный (по команде от LT) перезапуск NT.

Регистры управления и состояния представляют собой согласованную пару устройств, обеспечивающих доведение управляющих команд до узлов NT и контроль их прохождения и выполнения.

Конструктивно рассмотренное NT представляет собой небольшое, крепящееся к стене устройство (100´100´20 мм), причем все функциональные блоки, кроме дифференциальной системы, линейного импульсного трансформатора и устройств питания, выполняются, как правило, в виде единой интегральной микросхемы (например, MT8910-1 Mitel Semiconductor). В случае организации нескольких BRI все NT можно установить в общую стойку со встроенными источниками питания. Реже NT встраивается в ТА или TE. В этом случае такое комбинированное устройство – все, что нужно для подключения абонента к У-ЦСИС по интерфейсу U с базовой скоростью BRI.



5.4. Особенности построения и функционирования линейного окончания АТС узкополосной ЦСИС

Линейное окончание АТС У-ЦСИС предназначено для встречной работы с сетевым окончанием, вследствие чего имеет с ним общие принципы построения. Функциональная схема линейного окончания АТС У-ЦСИС представлена на рисунке 5.8 [16].

 

Из анализа рисунка видно, что тракт передачи и приема, дифференциальная система и линейный импульсный трансформатор, обеспечивающие блоки LT, аналогичны рассмотренным на рисунке 5.7. Поэтому далее остановимся на специфике функционирования линейного окончания АТС.

Особенности функционирования LT связаны с тем, что этот узел является подсистемой АТС. Основными из них являются:

1. Блок управления LT получает команды от центрального управляющего устройства (УУ) АТС.

2. LT является оконечным устройством для канала C.

3. В LT используются сигналы эталонных частот (10,24 МГц, 4,096 МГц и 8 кГц) от генераторного оборудования (ГО) АТС.

4. Электропитание LT осуществляется от системы питания АТС.

5. В согласующих устройствах приема и передачи LT отсутствует необходимость преобразования униполярного сигнала в код AMI. Как правило, поток пользовательских данных 2B D в виде сигналов с параметрами внутристанционного стыка поступает на шину ИКМ и далее на вход соответствующего коммутационного поля.

6. При скремблировании импульсной последовательности используется полином, отличный от NT (в данной схеме 1 + x5 x23).

7. Через линейный импульсный трансформатор LT вводится питание АЛ (рис. 5.9).

 

Оператор АТС со своего рабочего места определяет режим работы каждого LT и соответствующего абонентского окончания. В режиме диагностики, например, оператор указывает вид шлейфа (см. рис. 4.1) и тип испытательного сигнала. На основе полученных команд центральное УУ АТС исключает данное LT из обслуживания, а блок управления LT формирует в регистре управления тестовую последовательность. Анализ испытательного сигнала в регистре состояния позволяет сделать вывод о качестве функционирования данного абонентского окончания или его отдельных элементов.

Конструктивно LT представляет собой субблок в стойке АТС У-ЦСИС. Аналогично NT этот субблок, исключая дифференциальную систему и линейный импульсный трансформатор (см. рис. 5.9), может быть реализован на основе микросхемы MT8910-1.

Таким образом, сетевое окончание абонентского оборудования NT и линейное окончание АТС можно реализовать в виде согласованной пары устройств.

Использование современных принципов разделения направлений передачи в рассмотренных блоках NT и LT позволяет обеспечить связь по 2-проводной АЛ на расстояние порядка 4,5–5,5 км [12], что обусловливает широкое применение рассмотренных схем в отечественных У-ЦСИС.

Список литературы

 1. Ярмухаметов А.У. Цифровизация всей страны // Документальная электросвязь,  2000. – № 2. – С. 22–24.

 2. Концепция создания цифровой сети интегрального обслуживания органов государственной власти. – М.: ФАПСИ, 2001.

 3. Мясцов Б. М., Усков А. Я. Цифровые сети с интеграцией служб – новая эра в развитии электросвязи. – М.: Экос, 1987.

 4. Беллами Дж. Цифровая телефония/ Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1986.

 5. Боккер П.ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы / Пер. с нем. – М.: Радио и связь,  1991.

 6. Рекомендации МККТТ. Красная книга. Том 3. Раздел 5. – М.: Связь, 1987.

 7. Ершов В. А. Эволюция сетей связи как основы информационной инфраструктуры. (Перспективные средства телекоммуникаций и интегрированные системы связи). Часть 2. Институт проблем передачи информации. РАН. – М.: РАН, 1992.

 8. Назаров А. Н., Симонов М. В. АТМ: технология высокоскоростных сетей.  – М.: Эко-трендз, 1997.

 9. Лазарев В. Г. Основы построения сети интегрального обслуживания. Узкополосные сети. Учебное пособие. – М.: МИС, 1990.

10. Ершов В. А. Кузнецов Н. А. Теоретические основы построения цифровой сети с интеграцией служб (ISDN). Институт проблем передачи информации. – М.: РАН, 1995.

11. Захаров Г. П., Ревельс В. П., Симонов М. В., Греков В. В. Статистическое уплотнение цифровых трактов связи // Техника средств связи. М.: Связь, 1990.

12. Гольштейн Б. С. Протоколы сети доступа. Том 2. – М.: Радио и связь, 2001.

13. Иносэ Х. Интегральные цифровые сети. Введение в теорию и практику/ Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1982.

14. Баркун М. А., Ходасевич О. Р. Цифровые системы синхронной коммутации. – М.: Эко-Трендз, 2001.

15. Боккер П. Передача данных. Том 1/ Пер. с нем. – М.: Связь, 1980.

16. Микросхемы для офисных и учрежденческих АТС. Справочник. – М.: Mitel Semiconductor, 1997.

17. Москвин В. Д.  Два  критерия  информационного  общества // Труды международной  академии  связи / Приложение к журналу Электросвязь. – 1998. – № 1.

18. Назаров А. Н., Прохоров О. В. Методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов. – М.: Радио и связь, 1985.

19. Цифровые сети связи: методы расчета пропускной способности. – Рига, НИИ ВЭФ, 1989.

20. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. – СПб.: Питер, 2001.

21. Гольдштейн Б. С. Системы коммутации. Учебник для вузов. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2003.

22. Кох Р., Яновский Г. Г. Эволюция и конвергенция в электросвязи. – М.: Радио и связь, 2001.





Добавить страницу в закладки ->
© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные и гуманитарные науки.

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru